(57)【要約】分子の主鎖部分に変性が加えられたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンを提供することを目的とする。また、該イソプレンオリゴマー及び／又は該ポリイソプレンを配合したゴム組成物、並びに該ゴム組成物をタイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール）に用いた空気入りタイヤを提供する。本発明は、下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物とから合成されて得られるイソプレンオリゴマーに関する。（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表し、式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）［化１］2014042027.tif 000076［化２］2014042027.tif 000077
2014042027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物とから合成されて得られるイソプレンオリゴマー。
【化１】
2014042027.tif 000063
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化２】
2014042027.tif 000064
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）
【請求項２】
前記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、前記式（Ｙ）で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成されて得られる請求項１記載のイソプレンオリゴマー。
【請求項３】
前記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、下記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、下記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていない請求項１又は２記載のイソプレンオリゴマー。
【化３】
2014042027.tif 000065
（式（Ｘ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【請求項４】
前記合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行う請求項１〜３のいずれかに記載のイソプレンオリゴマー。
【請求項５】
下記式（Ｚ−１）又は下記式（Ｚ−２）で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式（Ｚ−１）又は下記式（Ｚ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマー。
【化４】
2014042027.tif 000066
（式（Ｚ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【化５】
2014042027.tif 000067
（式（Ｚ−２）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【請求項６】
前記式（Ｚ−１）又は前記式（Ｚ−２）中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されている請求項５記載のイソプレンオリゴマー。
【請求項７】
下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物とから合成するイソプレンオリゴマーの製造方法。
【化６】
2014042027.tif 000068
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化７】
2014042027.tif 000069
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）
【請求項８】
前記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、前記式（Ｙ）で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成する請求項７記載のイソプレンオリゴマーの製造方法。
【請求項９】
前記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、下記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、下記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていない請求項７又は８記載のイソプレンオリゴマーの製造方法。
【化８】
2014042027.tif 000070
（式（Ｘ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【請求項１０】
前記合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行う請求項７〜９のいずれかに記載のイソプレンオリゴマーの製造方法。
【請求項１１】
下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物とから合成されて得られるポリイソプレン。
【化９】
2014042027.tif 000071
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化１０】
2014042027.tif 000072
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）
【請求項１２】
前記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、前記式（Ｙ）で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成されて得られる請求項１１記載のポリイソプレン。
【請求項１３】
前記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、下記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、下記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていない請求項１１又は１２記載のポリイソプレン。
【化１１】
2014042027.tif 000073
（式（Ｘ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【請求項１４】
請求項１〜６のいずれかに記載のイソプレンオリゴマーと、前記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とから合成されて得られるポリイソプレン。
【請求項１５】
下記式（ＺＺ−１）又は下記式（ＺＺ−２）で表されるポリイソプレンであって、下記式（ＺＺ−１）又は下記式（ＺＺ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレン。
【化１２】
2014042027.tif 000074
（式（ＺＺ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【化１３】
2014042027.tif 000075
（式（ＺＺ−２）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【請求項１６】
前記式（ＺＺ−１）又は前記式（ＺＺ−２）中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されている請求項１５記載のポリイソプレン。
【請求項１７】
請求項１〜６のいずれかに記載のイソプレンオリゴマーと、前記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とから合成するポリイソプレンの製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜６のいずれかに記載のイソプレンオリゴマー及び／又は請求項１１〜１６のいずれかに記載のポリイソプレンを含むゴム組成物。
【請求項１９】
請求項１８記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イソプレンオリゴマー、ポリイソプレン、及びこれらの製造方法、イソプレンオリゴマー及び／又はポリイソプレンを含むゴム組成物、並びに該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ゴム製品においては、本来的にゴムが有する特性に対して新たな特性を付与することを目的として、その用途に応じて様々な材質や形状の充填剤等をゴム組成物中に導入することで、所望の特性を発現させることが行われている。例えば、自動車用のタイヤにおいては、有機物であるゴム相の中にシリカ、カーボンブラック等の充填剤を導入し、耐摩耗性、低発熱性、ウェットグリップ性能などの特性の向上が図られている。【０００３】
このようなゴム組成物においてゴム相に対して充填剤等を混合する際には、両者の親和性を高め、低発熱性やウェットグリップ性能等をより向上させる目的で、ゴム相に含まれるゴム分子に対して、例えば、チッ素原子含有基を有し、かつクロロスルフェニル基を有する化合物を反応させる処理等を行い、充填剤に対して親和性を示す官能基をゴム分子内に導入した変性ゴム（変性ジエン系重合体）を使用することが行われていた（例えば、特許文献１、２）。【０００４】
また、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンの末端部分には、反応性の高い二リン酸基等が存在することが知られている。そのため、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンに対して変性を行う場合には、この末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基等を利用して、官能基を有する化合物をこれらの基に反応させることにより変性が行われてきた。このように、従来から、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンに対する変性は、主に分子の末端部分に対して行われてきた。一方、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンの主鎖部分を変性する場合には、末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基等の影響により、主鎖部分を充分に変性することはできなかった。また、これまで天然ゴムを変性する場合には、パラゴムノキから採集したラテックスを化学的処理することにより変性する方法しか存在せず、本当に分子鎖に変性が入ったのか、どのような官能基変換が起こったのかを確認することは、分析上不可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−００１５７３号公報
【特許文献２】特開２０００−００１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決し、分子の主鎖部分に変性が加えられたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンを提供することを目的とする。また、該イソプレンオリゴマー及び／又は該ポリイソプレンを配合したゴム組成物、並びに該ゴム組成物をタイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール）に用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物とから合成されて得られるイソプレンオリゴマーに関する。
【化１】
2014042027.tif 000003
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化２】
2014042027.tif 000004
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）【０００８】
上記イソプレンオリゴマーは、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成されて得られることが好ましい。【０００９】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、下記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、下記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。
【化３】
2014042027.tif 000005
（式（Ｘ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）【００１０】
上記合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行うことが好ましい。【００１１】
本発明はまた、下記式（Ｚ−１）又は下記式（Ｚ−２）で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式（Ｚ−１）又は下記式（Ｚ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーに関する。
【化４】
2014042027.tif 000006
（式（Ｚ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【化５】
2014042027.tif 000007
（式（Ｚ−２）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）【００１２】
上記式（Ｚ−１）又は上記式（Ｚ−２）中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。【００１３】
本発明はまた、下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物とから合成するイソプレンオリゴマーの製造方法に関する。
【化６】
2014042027.tif 000008
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化７】
2014042027.tif 000009
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）【００１４】
上記イソプレンオリゴマーの製造方法は、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成することが好ましい。【００１５】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、下記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、下記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。
【化８】
2014042027.tif 000010
（式（Ｘ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）【００１６】
上記合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行うことが好ましい。【００１７】
本発明はまた、下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物とから合成されて得られるポリイソプレンに関する。
【化９】
2014042027.tif 000011
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化１０】
2014042027.tif 000012
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）【００１８】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成されて得られることが好ましい。【００１９】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、下記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、下記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。
【化１１】
2014042027.tif 000013
（式（Ｘ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）【００２０】
本発明はまた、上記イソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とから合成されて得られるポリイソプレンに関する。【００２１】
本発明はまた、下記式（ＺＺ−１）又は下記式（ＺＺ−２）で表されるポリイソプレンであって、下記式（ＺＺ−１）又は下記式（ＺＺ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレンに関する。
【化１２】
2014042027.tif 000014
（式（ＺＺ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【化１３】
2014042027.tif 000015
（式（ＺＺ−２）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）【００２２】
上記式（ＺＺ−１）又は上記式（ＺＺ−２）中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。【００２３】
本発明はまた、上記イソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とから合成するポリイソプレンの製造方法に関する。【００２４】
本発明はまた、上記イソプレンオリゴマー及び／又は上記ポリイソプレンを含むゴム組成物に関する。【００２５】
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とから合成されて得られるイソプレンオリゴマー、又は上記式（Ｚ−１）若しくは上記式（Ｚ−２）で表されるイソプレンオリゴマーであって、上記式（Ｚ−１）若しくは上記式（Ｚ−２）中のｖ部分に含まれる原子若しくは原子団の少なくとも１つが、他の原子若しくは原子団により置換されているイソプレンオリゴマーである。また、本発明のポリイソプレンは、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とから合成されて得られるポリイソプレン、上記イソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とから合成されて得られるポリイソプレン、又は上記式（ＺＺ−１）若しくは上記式（ＺＺ−２）で表されるポリイソプレンであって、上記式（ＺＺ−１）又は上記式（ＺＺ−２）中のｖ部分に含まれる原子若しくは原子団の少なくとも１つが、他の原子若しくは原子団により置換されているポリイソプレンである。従って、本発明のイソプレンオリゴマー、及び本発明のポリイソプレンは、分子（ゴム分子）の主鎖部分に変性が加えられており、シリカ等の充填剤との親和性に優れる。よって、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンをゴム組成物に配合することにより、高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、低発熱性、耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供できる。また、該ゴム組成物をタイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール）に使用することにより、例えば、低発熱性、耐摩耗性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。
また、本発明のイソプレンオリゴマーの製造方法、及び本発明のポリイソプレンの製造方法では、末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基の影響を受けずに、主鎖部分が充分に変性されたイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造できる。
また、本発明では、構造既知の官能基等が付加された上記式（Ｙ）で表される化合物を用いることにより得られたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンであるので、イソプレンオリゴマー、ポリイソプレンが有する官能基(変性基)を明確に把握することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
人工的にゴム分子（ポリイソプレン）を合成（生合成）する工程においては、ファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）等の開始基質とイソペンテニル二リン酸等のモノマーの混合物にプレニルトランスフェラーゼ等の酵素を作用させることで、開始基質に対して１〜３０個程度のイソプレン単位が付加重合したイソプレンオリゴマーが生成する。その後、当該イソプレンオリゴマーに対して更にイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素を含有するラテックス成分を混合することで、オリゴマーに対して多数のイソペンテニル二リン酸が連なったポリイソプレンが生成することが知られている。
【００２８】
このように、開始基質に対してモノマーを順次結合させてゴム分子とする各過程においては、天然の酵素による付加重合が不可欠である。
【００２９】
このため、ゴム分子（ポリイソプレン）を合成（生合成）する際の開始基質やモノマーとしては、当該使用する酵素が反応を触媒するものを使用する必要がある結果、ゴム分子（ポリイソプレン）の原料として使用される開始基質やモノマーの構造が限定されていた。特にモノマーに関しては、プレニルトランスフェラーゼやイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素に起因する制限により、天然に存在するイソペンテニル二リン酸に限定されていた。
【００３０】
この結果、人工的に合成（生合成）されるゴム分子（ポリイソプレン）においても、その構造の自由度が限定され、天然ゴムにない機能性を付加するための自由な分子設計が困難であった。
【００３１】
このため、例えば、官能基等が導入されたゴム分子（ポリイソプレン）を得たい場合には、上述のように、末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基等を利用して、官能基を有する化合物をこれらの基に反応させることにより変性が行われてきた。特に、天然ゴムを変性する場合には、パラゴムノキから採集したラテックスを化学的処理することにより変性する方法しか存在せず、本当に分子鎖に変性が入ったのか、どのような官能基変換が起こったのかを確認することは、分析上不可能であった。
【００３２】
これに対し、本発明は、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造する際のモノマーとして構造の一部が変性されたイソペンテニル二リン酸を使用することで、主鎖部に機能性を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンの製造が可能であることを見出したことに基づくものである。また、本発明では、構造既知の官能基等が付加されたイソペンテニル二リン酸を用いることにより得られたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンであるので、イソプレンオリゴマー、ポリイソプレンが有する官能基(変性基)を明確に把握することができる。
【００３３】
特に、本発明は、天然に存在するモノマーであるイソペンテニル二リン酸の３位のメチル基以外の部分の構造を維持することにより、３位のメチル基を所望の基に置換した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼや、天然に存在するポリマー生成酵素であるイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンが生成可能であることを見出したことに基づくものである。この理由は必ずしも明らかではないが、プレニルトランスフェラーゼやイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素が、モノマーであるイソペンテニル二リン酸の３位のメチル基以外の部分の構造に吸着を生じ、３位のメチル基部分の構造には比較的鈍感であるためと考えられる。
【００３４】
当該知見に基づけば、所望の特性を有する主鎖部を有するイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となり、様々な機能を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となる。
【００３５】
すなわち、自然界で行われている生合成では、例えば、下記のように、ジメチルアリル二リン酸（ＤＭＡＰＰ）にイソペンテニル二リン酸（ＩＰＰ）が順次重合することにより、ゲラニル二リン酸（ＧＰＰ）、ファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）、ゲラニルゲラニル二リン酸（ＧＧＰＰ）、ゲラニルファルネシル二リン酸（ＧＦＰＰ）が生成する。
【化１４】
2014042027.tif 000016
【００３６】
一方、本発明では、イソペンテニル二リン酸（ＩＰＰ）の代わりに、ＩＰＰの３位に存在するメチル基を所望の基（−Ｒ）に置換したＲ−ＩＰＰを使用することにより、下記のように、ジメチルアリル二リン酸にＲ−ＩＰＰが順次重合することにより、主鎖が変性されたゲラニル二リン酸（Ｒ−ＧＰＰ）、主鎖が変性されたファルネシル二リン酸（Ｒ−ＦＰＰ）、主鎖が変性されたゲラニルゲラニル二リン酸（Ｒ−ＧＧＰＰ）、主鎖が変性されたゲラニルファルネシル二リン酸（Ｒ−ＧＦＰＰ）が生成する。
【化１５】
2014042027.tif 000017
【００３７】
また、ＩＰＰと共に、Ｒ−ＩＰＰを使用することにより、すなわち、Ｒ−ＩＰＰと、ＩＰＰを併用することにより、下記のように、ジメチルアリル二リン酸にＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰが順次重合することにより、主鎖が変性されたゲラニル二リン酸（Ｒ−ＧＰＰ）、主鎖が変性されたファルネシル二リン酸（Ｒ−ＦＰＰ）、主鎖が変性されたゲラニルゲラニル二リン酸（Ｒ−ＧＧＰＰ）、主鎖が変性されたゲラニルファルネシル二リン酸（Ｒ−ＧＦＰＰ）が生成する。このように、Ｒ−ＩＰＰと共に、ＩＰＰを併用し、その比率を調整することにより、所望の性質を有するイソプレンオリゴマーを調製できる。
【化１６】
2014042027.tif 000018
【００３８】
なお、本明細書において、分子（ゴム分子）の主鎖部分を変性とは、分子（ゴム分子）の主鎖に存在するＩＰＰに対応する構造部（特に、ＩＰＰの３位に存在するメチル基に対応する部分）が所望の官能基に置換されていること、又は、分子（ゴム分子）の主鎖に存在するＩＰＰに対応する構造部（特に、ＩＰＰの３位に存在するメチル基に対応する部分）が異なる構造（メチル基以外の構造）に置換されていることをいう。
【００３９】
（イソプレンオリゴマー）
本発明のイソプレンオリゴマーは、下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、下記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）とから合成（生合成）されて得られるイソプレンオリゴマーである。
【化１７】
2014042027.tif 000019
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化１８】
2014042027.tif 000020
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）
【００４０】
なお、本明細書において、ＯＰＰ（ＯＰＰ基）は、二リン酸基（下記式（Ａ−１）で表される基）を意味し、リン原子に結合する３個の水酸基を有しているが、水溶液中では、これらの水酸基の一部又は全部が解離する（例えば、下記式（Ａ−２）で表される基となる）。本明細書において、ＯＰＰは、このような水酸基の一部又は全部が解離している基も含む概念である。
【化１９】
2014042027.tif 000021
【化２０】
2014042027.tif 000022
【００４１】
本発明のイソプレンオリゴマーは、天然ゴムに近い構造を有しており、ゴム分子との相溶性が高い。また、本発明のイソプレンオリゴマーは、主鎖部分に変性が加えられているため、シリカ等の充填剤との相互作用が強い。このように、本発明のイソプレンオリゴマーは、ゴムとの相溶性が高く、さらに、シリカ等の充填剤との相互作用が強いため、ゴム組成物に配合することにより、従来よりも高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度を向上できる。
【００４２】
本発明のイソプレンオリゴマーは、主鎖部分に極性基等が存在する。そのため、末端部分のみに極性基等を有する場合に比べて、シリカ等の充填剤の分散性が高く、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高い。
【００４３】
また、本発明のイソプレンオリゴマーは、優れた抗菌活性を示す。これは、自然界に存在する通常のイソプレンオリゴマーと構造が異なり、菌が有する酵素もしくは補酵素の阻害、核酸合成の阻害、細胞膜合成の阻害、細胞質膜の合成の阻害、細胞膜の破壊、細胞質膜の破壊等の作用を有するためであると推測される。
【００４４】
まず、下記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸について説明する。
【化２１】
2014042027.tif 000023
（式（Ｘ）中、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【００４５】
式（Ｘ）のｎは１〜１０（好ましくは１〜４、より好ましくは１〜３）の整数を表す。
【００４６】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸としては、例えば、ジメチルアリル二リン酸（ＤＭＡＰＰ）、ゲラニル二リン酸（ＧＰＰ）、ファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）、ゲラニルゲラニル二リン酸（ＧＧＰＰ）、ゲラニルファルネシル二リン酸（ＧＦＰＰ）等が挙げられる。なかでも、多くのプレニルトランスフェラーゼの基質であるという理由から、ＤＭＡＰＰ、ＧＰＰ、ＦＰＰが好ましい。
【００４７】
また、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸は、イソプレン単位に二リン酸基が結合した構造を有しているが、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸は、該イソプレン単位の一部が改変（変性）されたアリル性二リン酸誘導体であってもよい。
【００４８】
本発明者らは、アリル性二リン酸誘導体を開始基質として使用して、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造する方法について、既に特許出願を行なっている（特開２０１２−０３６３６０号公報）。当該特許出願について、以下において、簡単に説明する。
【００４９】
上述のように、ゴム分子（ポリイソプレン）を合成（生合成）する際の開始基質やモノマーとしては、当該使用する酵素が反応を触媒するものを使用する必要がある結果、ゴム分子（ポリイソプレン）の原料として使用される開始基質やモノマーの構造が限定されていた。具体的には、開始基質としては、オリゴマーを生成させるための酵素に起因する制限により、天然に存在するジメチルアリル二リン酸、ゲラニル二リン酸、ファルネシル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸等に限定されていた。
【００５０】
これに対し、本発明者らは、鋭意検討した結果、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造する際の開始基質として、構造の一部が変性されたファルネシル二リン酸等を使用することで、末端部に機能性を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンの製造が可能であることを見出した。
【００５１】
特に、天然に存在する開始基質であるファルネシル二リン酸等に対して、下記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持することで、その他の部分に所望の構造を導入した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼを用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能であることを見出した。この理由は必ずしも明らかではないが、プレニルトランスフェラーゼが開始基質の下記式（Ｉ）のＩ部分の構造に吸着を生じ、他の部分の構造には比較的鈍感であるためと考えられる。
【化２２】
2014042027.tif 000024
【００５２】
当該知見に基づけば、所望の特性を有する末端部を有するイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となり、イソプレンオリゴマーやポリイソプレン自体の特性を損なうことなく、様々な機能を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となる。
【００５３】
従って、本発明において、上記式（Ｉ）のＩ部分の構造を維持する範囲で改変された上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸を開始基質とし、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼを用いて上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）を当該開始基質に重合させることで、主鎖部分だけではなく末端部分（アリル性二リン酸に起因する構造部分）にも変性が施されたイソプレンオリゴマーが得られる。
【００５４】
具体的には、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、下記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、下記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。
【化２３】
2014042027.tif 000025
（式（Ｘ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。（式（Ｘ−１）中のｎは、式（Ｘ）中のｎと同一である。））
【００５５】
これにより、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたイソプレンオリゴマーが得られる。該イソプレンオリゴマーは、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されているため、シリカ等の充填剤との相互作用がより向上し、ゴム組成物に配合することにより、従来よりもより高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度をより向上できる。
【００５６】
なお、本明細書において、分子（ゴム分子）の末端部分を変性とは、分子（ゴム分子）の末端に存在する上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に起因する構造部の所定の部分が所望の官能基に置換されていること、又は、分子（ゴム分子）の末端に存在する上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に起因する構造部の所定の部分が異なる構造に置換されていることをいう。
【００５７】
上記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分、ＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団（置換される前の原子又は原子団）としては、例えば、水素原子、メチル基、メチレン基、炭素原子、メチン基等が挙げられる。
【００５８】
上記他の原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子等が挙げられる。なかでも、窒素原子は強い分子間力を有し、酵素や細胞膜との強い相互作用を生じ、更に、シリカ等の充填剤との相互作用も強いという理由から、窒素原子が好ましい。
【００５９】
上記他の原子団としては、窒素原子含有基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、ケイ素原子含有基、炭素原子含有基等が挙げられ、例えば、アセトキシ基、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３のアルコキシ基、より好ましくはメトキシ基）、水酸基、アリール基（好ましくはフェニル基）、アルキル基（好ましくは炭素数１〜５のアルキル基、より好ましくはエチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基）、アセチル基、Ｎ−アルキルーアセトアミノ基（アルキルの炭素数は好ましくは１〜５）、アジド基等が挙げられる。
なかでも、窒素原子は強い分子間力を有し、酵素や細胞膜との強い相互作用を生じるという理由から、抗菌性に関しては、Ｎ−アルキルーアセトアミノ基（より好ましくはＮ−メチルーアセトアミノ基、Ｎ−ブチルーアセトアミノ基）、アジド基が好ましい。また、シリカ等の充填剤との相互作用が強いという理由から、アルコキシ基、水酸基が好ましい。
【００６０】
イソプレン単位の一部が改変されたアリル性二リン酸（アリル性二リン酸誘導体）としては、例えば、下記式（Ａ）〜（Ｓ）で表される化合物が挙げられる。なかでも、シリカ等の充填剤との相互作用がより強く、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、下記式（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｋ）、（Ｌ）、（Ｒ）が好ましく、下記式（Ｂ）、（Ｃ）がより好ましい。また、抗菌性に優れるという理由から、下記式（Ｇ）〜（Ｑ）で表される構造が好ましく、下記式(Ｋ)、(Ｌ)、又は(Ｑ)で表される構造がより好ましい。
【化２４】
2014042027.tif 000026
【００６１】
上記式（Ａ）〜（Ｓ）などで表されるアリル性二リン酸誘導体は、例えば、ジメチルアリル二リン酸、ゲラニル二リン酸、ファルネシル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ゲラニオール、ファルネソール、ゲラニルゲラニオール等から、特開２０１２−０３６３６０号公報に記載の方法を参考に当業者であれば製造できる。
【００６２】
次に、下記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）について説明する。
【化２５】
2014042027.tif 000027
（式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基を表す。）
【００６３】
式（Ｙ）中、Ｒはメチル基以外の基であれば特に限定されないが、窒素原子含有基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、ケイ素原子含有基、炭素原子含有基（ただし、メチル基を除く）等が挙げられ、具体的には、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基（ただし、メチル基を除く）、アセチル基、Ｎ−アセチル−アセトアミノ基、アジド基、アミノ基、メルカプト基等が挙げられる。なかでも、低発熱性、ウェットグリップ性能、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、窒素原子含有基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、ケイ素原子含有基、炭素原子含有基（ただし、メチル基を除く）が好ましく、アルキル基（特に、炭素数が２〜６のアルキル基）、アリール基（特に、フェニル基）、メルカプト基、水酸基、アミノ基がより好ましく、メルカプト基、水酸基が更に好ましい。
【００６４】
上記式（Ｙ）で表される化合物は、例えば、実施例に記載の方法を参考に当業者であれば製造できる。
【００６５】
本発明のイソプレンオリゴマーにおいて、開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数は、好ましくは１〜３０、より好ましくは１〜２０、更に好ましくは１〜１０である。
【００６６】
本発明のイソプレンオリゴマーの具体例としては、例えば、下記式（Ｚ−１）又は下記式（Ｚ−２）で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式（Ｚ−１）又は下記式（Ｚ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーである。
【化２６】
2014042027.tif 000028
（式（Ｚ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【化２７】
2014042027.tif 000029
（式（Ｚ−２）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｍは１〜３０の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【００６７】
上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式（Ｘ−１）について説明したものと同様のものが挙げられる。
【００６８】
上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のｉｖ部分は、開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に由来する構造である。そのため、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のｎは、式（Ｘ）中のｎと同一である。
【００６９】
上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のｖ部分は、開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位である。そのため、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のｍは、上述の開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数に対応する。
【００７０】
上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹとしては、優れた抗菌性を示すこと、及びシリカ等の充填剤との相互作用が強いことから、ＯＰＰ基、水酸基、カルボキシ基が好ましい。
【００７１】
なお、上述のように、本発明は、イソペンテニル二リン酸の３位のメチル基以外の部分の構造を維持することにより、３位のメチル基を所望の基に置換した場合であっても、天然に存在する酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンが生成可能であることを見出したことに基づくものである。そのため、上記式（Ｚ−１）又は上記式（Ｚ−２）で表されるイソプレンオリゴマーは、下記式（Ｚ−１−１）又は下記式（Ｚ−２−１）で表されるイソプレンオリゴマーであることが好ましい。
【化２８】
2014042027.tif 000030
（式（Ｚ−１−１）中のｎ、ｍ、Ｙは、式（Ｚ−１）中のｎ、ｍ、Ｙと同一である。式（Ｚ−１−１）中のＲは、式（Ｙ）中のＲと同一である。）
【化２９】
2014042027.tif 000031
（式（Ｚ−２−１）中のｎ、ｍ、Ｙは、式（Ｚ−２）中のｎ、ｍ、Ｙと同一である。式（Ｚ−２−１）中のＲは、式（Ｙ）中のＲと同一である。）
【００７２】
また、上述のように、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されていることが好ましいため、上記式（Ｚ−１）又は上記式（Ｚ−２）（好ましくは上記式（Ｚ−１−１）又は上記式（Ｚ−２−１））中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。
【００７３】
上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）、上記式（Ｚ−１−１）、上記式（Ｚ−２−１）中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式（Ｘ−１）について説明したものと同様のものが挙げられる。
【００７４】
更に、上述のように、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、上記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、上記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、上記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。そのため、下記式（Ｚ）に、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）、上記式（Ｚ−１−１）、上記式（Ｚ−２−１）中のｉｖ部分を示すが、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）、上記式（Ｚ−１−１）、上記式（Ｚ−２−１）中のｉｖ部分は、下記式（Ｚ）中のｉｖ−ＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｚ）中のｉｖ−ＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。
【化３０】
2014042027.tif 000032
【００７５】
上記式（Ｚ）中のｉｖ−ＩＩ部分、ｉｖ−ＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式（Ｘ−１）について説明したものと同様のものが挙げられる。
【００７６】
末端部分にも変性が施されている場合のｉｖ部分の具体例としては、例えば、下記式（ａ）〜（ｓ）で表される構造が挙げられる。なかでも、シリカ等の充填剤との相互作用がより強く、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、下記式（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｒ）で表される構造が好ましく、下記式（ｂ）、（ｃ）で表される構造がより好ましい。また、抗菌性に優れるという理由から、下記式（ｇ）〜（ｑ）で表される構造が好ましく、下記式(ｋ)、(ｌ)、又は(ｑ)で表される構造がより好ましい。
【化３１】
2014042027.tif 000033
【００７７】
（イソプレンオリゴマーの製造方法）
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とから合成（生合成）されて得られる。
【００７８】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とから本発明のイソプレンオリゴマーを合成（生合成）する方法としては、例えば、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行う方法が挙げられる。具体的には、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、該アリル性二リン酸に重合させるモノマーである上記式（Ｙ）で表される化合物とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させればよい。なお、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸、上記式（Ｙ）で表される化合物としては、それぞれ同一の化合物のみを使用してもよいが、複数の化合物を使用してもよい。例えば、上記式（Ｙ）で表される化合物として、上記式（Ｙ）中のＲが異なる複数の化合物を併用することにより、所望の性質を有するイソプレンオリゴマーが得られる。
【００７９】
本発明では、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に重合させるモノマーとして、上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）のみを使用してもよい。この場合、上記ｓｃｈｅｍｅ２のようなイソプレンオリゴマーが得られる。また、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に重合させるモノマーとして、上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）と共に、イソペンテニル二リン酸（ＩＰＰ）を使用してもよい。この場合、上記ｓｃｈｅｍｅ３のようなイソプレンオリゴマーが得られる。
【００８０】
なお、本明細書において、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素とは、アリル性基質（アリル性二リン酸）とイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレン単位が１単位増えた新たなアリル性二リン酸を合成することにより、アリル性基質（アリル性二リン酸）に順次イソペンテニル二リン酸を連結していく反応を触媒する活性を有する酵素を意味する。
上述のように、イソペンテニル二リン酸の３位のメチル基以外の部分の構造を維持しつつ、３位のメチル基を所望の基に置換した上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）であれば、天然に存在するプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素等を用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能である。
【００８１】
上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素は、既に多くの存在が確認されている。
Ｚ型（新たに増えたイソプレン単位がシス構造）にプレニル鎖を伸長させる酵素としては、例えば、Ｚ−ノナプレニル二リン酸合成酵素（Ｉｓｈｉｉ,Ｋ.ｅｔ  ａｌ.,（１９８６）Ｂｉｏｃｈｅｍ,Ｊ.,２３３，７７３.）、ウンデカプレニル二リン酸合成酵素(Ｔａｋａｈａｓｈｉ,Ｉ.ａｎｄ  Ｏｇｕｒａ,Ｋ.（１９８２）Ｊ.Ｂｉｏｃｈｅｍ.,９２,１５２７.;Ｋｅｅｎｍａｎ,Ｍ.Ｖ.ａｎｄ  Ａｌｌｅｎ,Ｃ.Ｍ.（１９７４）Ａｒｃｈ．Ｂｉｏｃｈｅｍ.Ｂｉｏｐｈｙｓ.,１６１，３７５．)、Ｚ−ファルネシル二リン酸合成酵素（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｈｏｒｔ  （Ｃ−１５）  ｃｈａｉｎ  Ｚ−ｉｓｏｐｒｅｎｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ａｎｄ  ａ  ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ  ｌｏｎｇ  （Ｃ−５０）  ｃｈａｉｎ  ｉｓｏｐｒｅｎｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ｉｎ  Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ，  Ｓｃｈｕｌｂａｃｈ，  ＭＣ．，  ｅｔ  ａｌ．  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ  ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ，  ２７５（３０），２２８７６−２２８８１（２０００））、デヒドロドキリキル二リン酸合成酵素（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｄｅｈｙｄｒｏｄｏｌｉｃｈｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓｙｎｔｈａｓｅ  ｇｅｎｅ  Ｅｎｄｏ，Ｓｈｏｔａ．  ｅｔ  ａｌ，  Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ  Ｅｔ  Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ  Ａｃｔａ  （ＢＢＡ），１６２５（３），（２００３）ｐ．２９１−２９５．）等が挙げられる。
また、Ｅ型（新たに増えたイソプレン単位がトランス構造）にプレニル鎖を伸長させる酵素としては、例えば、ファルネシル二リン酸合成酵素、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素、ヘキサプレニル二リン酸合成酵素、ヘプタプレニル二リン酸合成酵素、オクタプレニル二リン酸合成酵素、デカプレニル二リン酸合成酵素等が挙げられる。
各々の酵素により生成できる最大のイソプレン単位の数、プレニル鎖の伸長方向（トランス構造、シス構造）が決まっているため、目的のイソプレン単位数やプレニル鎖の伸長方向に応じて使用する酵素を変更すればよい。なお、本発明では、イソプレンオリゴマーのプレニル鎖の伸長方向（トランス構造、シス構造）は、特に限定されない。すなわち、本発明のイソプレンオリゴマーは、例えば、イソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマー（例えば、上記式（Ｚ−１）で表されるイソプレンオリゴマー）であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマー（例えば、上記式（Ｚ−２）で表されるイソプレンオリゴマー）であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス−トランス型に結合したイソプレンオリゴマー等であってもよい。
【００８２】
地球上に存在する全ての生物が上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を有するが、上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を有する生物としては、例えば、ミクロコッカス・ルテウスＢ−Ｐ２６（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｌｕｔｅｕｓ  Ｂ−Ｐ２６）、エシェヒリア・コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）、サッカロマイセス・セレビジア（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、アラビドプシス・サリアーナ（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ  ｔｈａｌｉａｎａ）、ヘベア・ブラジリエンシス（Ｈｅｖｅａ  ｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ）、ペリプロカ・セピウム（Ｐｅｒｉｐｌｏｃａ  ｓｅｐｉｕｍ）、バチルス・ステアロサーモフィルス（Ｂａｃｈｉｌｌｕｓ  Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）、スルフォロバス・アシドカルダリウス（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ  ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ、ＡＴＣＣ４９４２６）、ヒト（Ｈｏｍｏ  ｓａｐｉｅｎｓ）、ノゲシ（Ｓｏｎｃｈｕｓ  ｏｌｅｒａｃｅｒｓ  Ｌ．）、セイヨウタンポポ（Ｔａｒａｘａｃｕｍ  ｏｆｆｉｃｉｎａｌｅ）、ヒマワリ（Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ  ａｎｎｕｕｓ）等が挙げられる。
【００８３】
プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の本来の基質（開始基質）は、アリル性二リン酸である。そして、上記アリル性二リン酸誘導体は、本来、上記酵素の阻害剤として機能するものであるため、開始基質として上記アリル性二リン酸誘導体を使用する場合、上記酵素では、上記アリル性二リン酸誘導体（特に、上記式（Ｇ）〜（Ｑ）で表される化合物）に対する酵素活性が低い場合が多い。そのため、開始基質として上記アリル性二リン酸誘導体を使用する場合、上記アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させた変異型酵素を使用してもよい。変異型酵素を使用する場合には、遺伝子工学的手法により、変異型酵素を発現するように形質転換された生物体（形質転換体）を作製すればよく、具体的には、特開２０１２−０３６３６０号公報に記載の方法を参考に当業者であれば容易にアリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させた変異型酵素を作製できる。
【００８４】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させることにより、本発明のイソプレンオリゴマーが得られる。プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下とは、上記生物の培養物、該培養物より分離した生物体、該生物体の処理物、該培養物若しくは該生物体から精製した酵素、遺伝子工学的手法によりプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を発現するように形質転換された生物体（形質転換体）の培養物、該培養物より分離した生物体、該生物体の処理物、該培養物若しくは該生物体から精製した酵素等が存在する状況を意味する。
なお、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を発現するように形質転換された生物体は、当業者であれば、従来公知の遺伝子工学的手法により作製できる。
【００８５】
上記生物の生物体を得るには、当該生物を適当な培地で培養すればよい。このための培地はその生物が増殖し得るものであれば特に制限はなく、通常の炭素源、窒素源、無機イオン、更に必要に応じ有機栄養源を含む通常の培地でよい。
【００８６】
例えば、炭素源としては上記生物が利用可能であればいずれも使用でき、具体的には、グルコース、フルクトース、マルトース、アミロース、スクロース等の糖類、ソルビトール、エタノール、グリセロール等のアルコール類、フマル酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸類及びこれらの塩類、パラフィンなどの炭水化物類あるいはこれらの混合物などを使用することができる。
【００８７】
窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどの無機塩のアンモニウム塩、フマル酸アンモニウム、クエン酸アンモニウムなどの有機酸のアンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどの硝酸塩、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカーなどの有機窒素化合物あるいはこれらの混合物を使用することができる。
【００８８】
他に無機塩類、微量金属塩、ビタミン類、ホルモン等、通常の培地に用いられる栄養源を適宜混合して用いることができる。
【００８９】
培養条件にも格別の制限はなく、例えば、好気的条件下にてｐＨ５〜８、温度１０〜６０℃の範囲でｐＨおよび温度を適当に制限しつつ１２〜４８０時間程度培養を行えばよい。
【００９０】
上記生物の培養物とは、例えば、上述の培養条件にて上記生物を培養した培養液や、該培養液から生物（生物体）をろ過等により分離した培養ろ液（培養上澄液）等が挙げられる。また、上記培養物より分離した生物体とは、例えば、培養液からろ過や遠心分離等により分離された生物体（生物）等が挙げられる。
【００９１】
上記生物体の処理物とは、例えば、上記培養物より分離した生物体をホモジナイズした生物体破砕物、超音波処理した生物体破砕物等が挙げられる。
【００９２】
上記培養物又は上記生物体から精製した酵素とは、例えば、上記培養物又は上記生物体に存在する酵素を塩析、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー等の公知の精製操作を行うことにより得られる酵素である。なお、精製酵素の純度は、特に限定されない。
【００９３】
上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させることにより、本発明のイソプレンオリゴマーが得られるが、具体的には、例えば、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とを含む溶液中に上記生物体の培養物や精製酵素等を添加することにより反応を行えばよい。また、反応温度は、例えば、２０〜６０℃、反応時間は、例えば、１〜１６時間、ｐＨは、例えば５〜８とすればよい。また、必要に応じて、塩化マグネシウム、界面活性剤、２−メルカプトエタノール等を添加してもよい。
【００９４】
上記反応により得られる本発明のイソプレンオリゴマーは、通常、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）、上記式（Ｚ−１−１）、上記式（Ｚ−２−１）中のＹは、ＯＰＰ基又は水酸基である。ＯＰＰ基は、ＩＰＰやＲ−ＩＰＰに由来するＯＰＰ基である。また、ＯＰＰ基は、加水分解されやすく、ＯＰＰ基が加水分解されることにより水酸基が生じる。そのため、通常、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）、上記式（Ｚ−１−１）、上記式（Ｚ−２−１）中のＹは、ＯＰＰ基又は水酸基である。
また、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹがホルミル基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹがＯＰＰ基であるイソプレンオリゴマーを酸化することにより得られる。
また、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹがカルボキシ基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹがＯＰＰ基であるイソプレンオリゴマーを酸化することにより得られる。
また、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹがアルコキシカルボキシ基であるイソプレンオリゴマー、及び上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹがアルコキシカルボニル基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）中のＹがＯＰＰ基であるイソプレンオリゴマーを上記の方法でカルボキシル化し、さらにエステル化することにより得られる。
【００９５】
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式（Ｙ）で表される化合物、及び場合により開始基質である上記アリル性二リン酸誘導体を有機合成する以外は、生合成により得られるため、石油資源の枯渇や環境問題に配慮できる。
【００９６】
（ポリイソプレン）
次に、本発明のポリイソプレンについて説明する。本発明のポリイソプレンは、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸と、上記式（Ｙ）で表される化合物とから合成（生合成）されて得られるポリイソプレンである。なお、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に重合させるモノマーとして、上記式（Ｙ）で表される化合物と共に、イソペンテニル二リン酸を使用してもよい。例えば、本発明のポリイソプレンは、本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とから合成（生合成）されて得られる。また、本発明のポリイソプレンは、例えば、未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式（Ｙ）で表される化合物から、又は、未変性のイソプレンオリゴマー、上記式（Ｙ）で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸から合成（生合成）されて得られる。
【００９７】
本発明のポリイソプレンは、天然ゴムに近い構造を有しており、ゴム分子との相溶性が高い。また、本発明のポリイソプレンは、分子の主鎖部分に変性が加えられているため、シリカ等の充填剤との相互作用が強い。このように、本発明のポリイソプレンは、ゴムとの相溶性が高く、さらに、シリカ等の充填剤との相互作用が強いため、ゴム組成物に配合することにより、従来よりも高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度を向上できる。
【００９８】
本発明のポリイソプレンは、主鎖部分に極性基等が存在する。そのため、末端部分のみに極性基（例えば、末端部分に存在する二リン酸基）等を有する場合に比べて、シリカ等の充填剤の分散性が高く、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高い。
【００９９】
また、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸として、上記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であって、上記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、上記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていない化合物を使用した場合、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたポリイソプレンが得られる。該ポリイソプレンは、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されているため、シリカ等の充填剤との相互作用がより向上し、ゴム組成物に配合することにより、従来よりもより高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度をより向上できる。
【０１００】
本発明のポリイソプレンにおいて、開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数は、好ましくは３０〜４００００、より好ましくは３１〜３８０００、更に好ましくは１０００〜３５０００、特に好ましくは２０００〜３００００である。
【０１０１】
本発明のポリイソプレンの具体例としては、例えば、下記式（ＺＺ−１）又は下記式（ＺＺ−２）で表されるポリイソプレンであって、下記式（ＺＺ−１）又は下記式（ＺＺ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレンである。
【化３２】
2014042027.tif 000034
（式（ＺＺ−１）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【化３３】
2014042027.tif 000035
（式（ＺＺ−２）中、ｎは１〜１０の整数を表す。ｑは３０〜４００００の整数を表す。Ｙは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はＯＰＰ基を表す。）
【０１０２】
上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のｖ部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式（Ｘ−１）について説明したものと同様のものが挙げられる。
【０１０３】
上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のｉｖ部分は、開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に由来する構造である。そのため、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のｎは、式（Ｘ）中のｎと同一である。
【０１０４】
上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のｖ部分は、開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位である。そのため、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のｑは、上述の開始基質である上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数に対応する。
【０１０５】
上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹとしては、シリカ等の充填剤との相互作用が強いことから、ＯＰＰ基、水酸基、カルボキシ基が好ましい。
【０１０６】
なお、上述のように、本発明は、イソペンテニル二リン酸の３位のメチル基以外の部分の構造を維持することにより、３位のメチル基を所望の基に置換した場合であっても、天然に存在する酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンが生成可能であることを見出したことに基づくものである。そのため、上記式（ＺＺ−１）又は上記式（ＺＺ−２）で表されるポリイソプレンは、下記式（ＺＺ−１−１）又は下記式（ＺＺ−２−１）で表されるポリイソプレンであることが好ましい。
【化３４】
2014042027.tif 000036
（式（ＺＺ−１−１）中のｎ、ｑ、Ｙは、式（ＺＺ−１）中のｎ、ｑ、Ｙと同一である。式（ＺＺ−１−１）中のＲは、式（Ｙ）中のＲと同一である。）
【化３５】
2014042027.tif 000037
（式（ＺＺ−２−１）中のｎ、ｑ、Ｙは、式（ＺＺ−２）中のｎ、ｑ、Ｙと同一である。式（ＺＺ−２−１）中のＲは、式（Ｙ）中のＲと同一である。）
【０１０７】
また、上述のように、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されていることが好ましいため、上記式（ＺＺ−１）又は上記式（ＺＺ−２）（好ましくは上記式（ＺＺ−１−１）又は上記式（ＺＺ−２−１））中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。
【０１０８】
上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）、上記式（ＺＺ−１−１）、上記式（ＺＺ−２−１）中のｉｖ部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式（Ｘ−１）について説明したものと同様のものが挙げられる。
【０１０９】
更に、上述のように、上記式（Ｘ）で表されるアリル性二リン酸が、上記式（Ｘ−１）で表されるアリル性二リン酸であり、上記式（Ｘ−１）中のＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、上記式（Ｘ−１）中のＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。そのため、下記式（Ｚ）に、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）、上記式（ＺＺ−１−１）、上記式（ＺＺ−２−１）中のｉｖ部分を示すが、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）、上記式（ＺＺ−１−１）、上記式（ＺＺ−２−１）中のｉｖ部分は、下記式（Ｚ）中のｉｖ−ＩＩ部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも１つが他の原子又は原子団により置換され、下記式（Ｚ）中のｉｖ−ＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。
【化３６】
2014042027.tif 000038
【０１１０】
上記式（Ｚ）中のｉｖ−ＩＩ部分、ｉｖ−ＩＩＩ部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式（Ｘ−１）について説明したものと同様のものが挙げられる。
【０１１１】
末端部分にも変性が施されている場合のｉｖ部分の具体例としては、例えば、上記式（ａ）〜（ｓ）で表される構造が挙げられる。なかでも、シリカ等の充填剤との相互作用がより強く、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、上記式（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｒ）で表される構造が好ましく、上記式（ｂ）、（ｃ）で表される構造がより好ましい。
【０１１２】
（ポリイソプレンの製造方法）
本発明のポリイソプレンの製造方法としては、（Ａ）本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）及び／又はイソペンテニル二リン酸（ＩＰＰ）とから合成（生合成）する方法が挙げられる。なお、得られるポリイソプレンの目標物性に応じて、モノマーであるＲ−ＩＰＰ、ＩＰＰの使用比率を適宜変更すればよく、一方の使用比率を０としてもよい。また、本発明のポリイソプレンの製造方法としては、（Ｂ）未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式（Ｙ）で表される化合物から、又は、（Ｃ）未変性のイソプレンオリゴマー、上記式（Ｙ）で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸から合成（生合成）する方法も挙げられる。この場合も、得られるポリイソプレンの目標物性に応じて、モノマーであるＲ−ＩＰＰ、ＩＰＰの使用比率を適宜変更すればよい。
【０１１３】
本発明のポリイソプレンは、上記式（Ｙ）で表される化合物、及び場合により開始基質である上記アリル性二リン酸誘導体を有機合成する以外は、生合成により得られるため、石油資源の枯渇や環境問題に配慮できる。
【０１１４】
従来から、天然ゴムラテックス（特に、パラゴムノキ由来の天然ゴムラテックス）には、イソプレンオリゴマーとイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレンオリゴマーに順次イソペンテニル二リン酸をＺ型（新たに増えたイソプレン単位がシス構造）に連結していき、ポリイソプレンを生成する以下のような反応を触媒する活性を有する酵素やゴム延長因子（上述のイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素等）等が含まれていることが知られている。
【化３７】
2014042027.tif 000039
【０１１５】
また、植物によっては、該植物から得られる天然ゴムラテックス（ゴムラテックス）に、イソプレンオリゴマーとイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレンオリゴマーに順次イソペンテニル二リン酸をＥ型（新たに増えたイソプレン単位がトランス構造）に連結していき、ポリイソプレンを生成する反応を触媒する活性を有する酵素やゴム延長因子（上述のイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素等）等が含まれていることも知られている。
【０１１６】
上述のように、イソペンテニル二リン酸の３位のメチル基以外の部分の構造を維持しつつ、３位のメチル基を所望の基に置換した上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）であれば、天然に存在するポリイソプレンを生成する上記のような反応を触媒する活性を有する酵素やゴム延長因子等を用いることで、ポリイソプレンが生成可能である。よって、本発明では、この酵素やゴム延長因子等を使用して、ポリイソプレンを製造できる。
すなわち、（Ａ）本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とから本発明のポリイソプレンを合成（生合成）する方法、（Ｂ）未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式（Ｙ）で表される化合物から本発明のポリイソプレンを合成（生合成）する方法、又は、（Ｃ）未変性のイソプレンオリゴマー、上記式（Ｙ）で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸から本発明のポリイソプレンを合成（生合成）する方法としては、例えば、天然ゴムラテックス中に含まれる酵素やゴム延長因子等を用いて行う方法が挙げられる。また、天然ゴムラテックスからクローニングされた酵素やゴム延長因子等を用いて行ってもよい。
【０１１７】
すなわち、（Ａ）本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とを上記酵素及び／又は上記ゴム延長因子の存在下で反応させればよい。また、（Ｂ）未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式（Ｙ）で表される化合物とを上記酵素及び／又は上記ゴム延長因子の存在下で反応させればよい。また、（Ｃ）未変性のイソプレンオリゴマー、上記式（Ｙ）で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸とを上記酵素及び／又は上記ゴム延長因子の存在下で反応させればよい。
具体的には、例えば、本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式（Ｙ）で表される化合物及び／又はイソペンテニル二リン酸とを含む溶液中に、天然ゴムラテックスや天然ゴムラテックスから分離した酵素、ゴム延長因子等を添加することにより反応を行えばよい。また、反応温度は、例えば、１０〜６０℃、反応時間は、例えば、１〜７２時間、ｐＨは、例えば、６〜８とすればよい。また、必要に応じて、塩化マグネシウム、界面活性剤、２−メルカプトエタノール、フッ化カリウム等を添加してもよい。未変性のイソプレンオリゴマーを使用する場合も同様の条件で反応を行えばよい。
【０１１８】
なお、本発明では、ポリイソプレンのプレニル鎖の伸長方向（トランス構造、シス構造）は、特に限定されない。すなわち、本発明のポリイソプレンは、例えば、イソプレン単位が全てトランス型に結合したポリイソプレン（例えば、上記式（ＺＺ−１）で表されるポリイソプレン）であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス型に結合したポリイソプレン（例えば、上記式（ＺＺ−２）で表されるポリイソプレン）であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス−トランス型に結合したポリイソプレン等であってもよい。なかでも、工業的に汎用されているパラゴムノキ由来の天然ゴムと同様の構造であるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したポリイソプレンが好ましい。
【０１１９】
上記反応により得られる本発明のポリイソプレンは、通常、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）、上記式（ＺＺ−１−１）、上記式（ＺＺ−２−１）中のＹは、ＯＰＰ基又は水酸基である。ＯＰＰ基は、ＩＰＰやＲ−ＩＰＰに由来するＯＰＰ基である。また、ＯＰＰ基は、加水分解されやすく、ＯＰＰ基が加水分解されることにより水酸基が生じる。そのため、通常、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）、上記式（ＺＺ−１−１）、上記式（ＺＺ−２−１）中のＹは、ＯＰＰ基又は水酸基である。
また、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹがホルミル基であるポリイソプレンは、例えば、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹがＯＰＰ基であるポリイソプレンを酸化することにより得られる。
また、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹがカルボキシ基であるポリイソプレンは、例えば、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹがＯＰＰ基であるポリイソプレンを酸化することにより得られる。
また、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹがアルコキシカルボキシ基であるポリイソプレン、及び上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹがアルコキシカルボニル基であるポリイソプレンは、例えば、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）中のＹがＯＰＰ基であるポリイソプレンを上記の方法でカルボキシル化し、さらにエステル化することにより得られる。
【０１２０】
上記天然ゴムラテックスの由来は、特に限定されず、例えば、パラゴムノキ（Ｈｅｖｅａ  ｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ）、インドゴムノキ（Ｆｉｃｕｓ  ｅｌａｓｔｉｃａ）、カシワバゴムノキ（Ｆｉｃｕｓ  ｌｙｒａｔａ）、ベンジャミンゴムノキ（Ｆｉｃｕｓ  ｂｅｎｊａｍｉｎａ）、インドボダイジュ（Ｆｉｃｕｓ  ｒｅｌｉｇｉｏｓａ）、ベンガルボダイジュ（Ｆｉｃｕｓ  ｂｅｎｇｈａｌｅｎｓｉｓ）、チチタケ（Ｌａｃｔａｒｉｕｓ  ｖｏｌｅｍｕｓ）、ノゲシ（Ｓｏｎｃｈｕｓ  ｏｌｅｒａｃｅｒｓ  Ｌ．）、セイヨウタンポポ（Ｔａｒａｘａｃｕｍ  ｏｆｆｉｃｉｎａｌｅ）、ヒマワリ（Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ  ａｎｎｕｕｓ）等が挙げられる。なかでも、生産されているゴムの分子量が大きい、ラテックス中に含まれるゴム分量が多いという理由から、パラゴムノキが好ましい。
【０１２１】
天然ゴムラテックスは、例えば、パラゴムノキの幹にナイフ等を用いて溝状に傷をつけて（タッピング）、切断された乳管から流出する天然ゴムラテックスを回収することにより得られる。
【０１２２】
天然ゴムラテックスから分離した酵素、ゴム延長因子とは、例えば、天然ゴムラテックスを遠心分離することにより分離されたしょう液（Ｓｅｒｕｍ）や液低相（ｂｏｔｔｏｍ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）やゴム相（ｒｕｂｂｅｒ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）等が挙げられる。しょう液や液低相やゴム相には、上記酵素や上記ゴム延長因子等が含まれている。
【０１２３】
（ゴム組成物）
本発明のゴム組成物は、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンを含む。よって、本発明のゴム組成物は、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度（特に、低発熱性、耐摩耗性）に優れている。なお、本発明のポリイソプレンは、ゴム成分として使用できる。
【０１２４】
本発明のポリイソプレンの含有量は、ゴム成分１００質量％中、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。
【０１２５】
本発明のポリイソプレン以外に使用できるゴム成分としては、例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、ＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲが好ましい。
【０１２６】
本発明のイソプレンオリゴマーをゴム組成物に配合する場合は、イソプレンオリゴマーとの相溶性が高いという理由から、ゴム成分として、ＮＲを使用することが好ましい。本発明のイソプレンオリゴマーとＮＲを併用することにより、本発明のイソプレンオリゴマーを配合した効果がより好適に得られる。
【０１２７】
本発明のイソプレンオリゴマーをゴム組成物に配合する場合、ゴム成分１００質量％中のＮＲの含有量は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。
【０１２８】
本発明のイソプレンオリゴマーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは２質量部以上である。１質量部未満であると、イソプレンオリゴマーを配合したことにより得られる効果が充分に得られないおそれがある。また、上記イソプレンオリゴマーの含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部を超えると、強度が低下し、また耐摩耗性も低下するおそれがある。
【０１２９】
本発明で使用できる充填剤としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、クレー、炭酸カルシウム等が挙げられる。
【０１３０】
本発明では、充填剤としてシリカを使用することが好ましい。シリカを配合することにより、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンを配合することにより得られる効果が充分に得られる。シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
【０１３１】
また、本発明では、充填剤としてカーボンブラックを使用することも好ましい。この場合にも、本発明のイソプレンオリゴマー及び／又は本発明のポリイソプレンを配合することにより得られる効果が充分に得られる。
【０１３２】
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、オイル等の軟化剤、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
【０１３３】
本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。
【０１３４】
本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール、アンダートレッド、プライ、ブレーカー、カーカス）等に好適に使用できる。
【０１３５】
（空気入りタイヤ）
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造できる。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤの各部材（例えば、トレッド、サイドウォール）の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。
【実施例】
【０１３６】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。【０１３７】
（製造例１）
（３−Ｒ−３−ｂｕｔｅｎｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ））の合成）
ｎ−Ｒ−ａｌｄｅｈｙｄｅを出発物質として合成した。ｎ−Ｒ−ａｌｄｅｈｙｄｅに、ｇｒｅｅｎらの方法（Ｍ．Ｂ．Ｇｒｅｅｎ，ａｎｄ  Ｗ．Ｊ．Ｈｉｃｋｉｎｂｏｔｔｏｎ  ，  Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９５７，３２６２）により、ギ酸中でジメチルアミンにより、α位にｅｘｏｍｅｔｈｌｅｎｅ基を導入した（下記（ｉ）で表される化合物）。次に、水素化アルミニウムリチウムにより還元し、２−Ｒ−ａｌｌｙｌａｌｃｏｈｏｌを得た（下記（ｉｉ）で表される化合物）。さらに、ピリジン中で塩化リンによりクロロ化し、２−Ｒ−ａｌｌｙｌｃｈｏｌｏｒｉｄｅを経て（下記（ｉｉｉ）で表される化合物）、グリニャール試薬を合成し、二酸化炭素を反応させてカルボン酸とした（下記（ｉｖ）で表される化合物）。次に、水素化アルミニウムリチウムにより還元し、アルコール体を得た（下記（ｖ）で表される化合物）。次に、ピリジン中で、塩化トシルによりトシル化した（下記（ｖｉ）で表される化合物）。次に、アセトニトリル中で、リン酸トリメチルによりリン酸化を行い、目的生成物を得た（下記（ｖｉｉ）で表される化合物（上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）））。各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
なお、上記Ｒが、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、メルカプト基、水酸基、アミノ基の場合について、上記式（Ｙ）で表される化合物（Ｒ−ＩＰＰ）を合成した。また、上記式（Ｙ）中のＲが、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、メルカプト基、水酸基、アミノ基であるＲ−ＩＰＰを、以下においては、それぞれ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇとも記載する。
【化３８】
2014042027.tif 000040
【０１３８】
（実施例１）
（イソプレンオリゴマー（ａｌｌ−ｔｒａｎｓ）の調製）
下記式（Ｚ−１−１−１）で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマーの調製を行った。
【化３９】
2014042027.tif 000041
【０１３９】
（形質転換体の調製）
まず、形質転換体の調製を行った。形質転換体の調製には、ヒト由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素が組み込まれたｐＥＴ１５ｂ（ｐＥＴ１５ｂ／ｈｕｍａｎ−ＧＧＰＳ）を用いた。なお、ｐＥＴ１５ｂ／ｈｕｍａｎ−ＧＧＰＳは、東北大学多元物質科学研究所の佐上博准教授より譲渡して頂いた。
ｐＥＴ１５ｂ／ｈｕｍａｎ−ＧＧＰＳを用いてヒートショック法によってＥ．ｃｏｌｉ  ＢＬ２１  （ＤＥ３）を形質転換し、該形質転換体を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ寒天培地に塗布した後３７℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。【０１４０】
（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産）
得られたＥ．ｃｏｌｉ  ＢＬ２１  （ＤＥ３）／ｐＥＴ１５ｂ／ｈｕｍａｎ−ＧＧＰＳ（野生型）を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含む３ｍＬのＬＢ培地が入った試験管に接種し、３７℃で５時間振盪培養した。得られた培養液のうち１ｍＬを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ培地１００ｍＬが入った５００ｍＬ三角フラスコに接種し、３７℃で３時間振盪培養後、０．１ｍｍｏｌ／ＬになるようにＩＰＴＧを添加し、３０℃で１８時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、ＨｉｓＴｒａｐ（アマシャム社製）を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥにより精製を確認した。【０１４１】
（イソプレンオリゴマーの調製）
精製した蛋白質を１０ｍｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１ｍＭ  開始基質（ゲラニル二リン酸（ＧＰＰ））、１ｍＭ  イソペンテニル二リン酸（ＩＰＰ）若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水１００ｍｌとペンタン５００ｍｌを加え、攪拌後、静置した。その後、上清（ペンタン層）をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をＮＭＲにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表１に示した。なお、式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−１−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。
また、モノマーとして、ＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇを使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー（ｔ−ｃｏｎｔｒｏｌ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ａ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｂ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｃ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｄ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｆ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｇ）として以下の実験で使用した。また、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｆ）は、イソプレンオリゴマーａ、イソプレンオリゴマーｅとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。【０１４２】
【表１】
2014042027.tif 000042
【０１４３】
（各モノマーの相対活性）
ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、及びゲラニル二リン酸（ＧＰＰ）を用いて、以下の条件で反応を行い、ＧＰＰに対する各Ｒ−ＩＰＰの相対活性を、ＩＰＰの場合の活性を１００として指数表示した。
精製した蛋白質を５００ｎｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１２．５μＭ  ＧＰＰ、５０μＭ［１−１４Ｃ］ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、を含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とＴＬＣを定量することにより、各条件における活性を測定し、ＩＰＰの場合の活性を１００として各Ｒ−ＩＰＰの相対活性を表２に示した。
また、上記（実施例１）（イソプレンオリゴマーの調製）と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表２に示した。なお、式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−１−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。【０１４４】
【表２】
2014042027.tif 000043
【０１４５】
表１、２の結果より、Ｒ−ＩＰＰを使用した場合であっても、ＩＰＰを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーの主鎖が、使用したＲ−ＩＰＰに応じて変性されていることも確認できた。【０１４６】
（実施例２）
（ポリイソプレンの調製）
次に、上記式（Ｚ−１−１−１）で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマー（ａｌｌ−ｔｒａｎｓ）を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を１０μｌ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、２５ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、４０ｍＭ  フッ化カリウム、５０μＭ  イソプレンオリゴマー、１ｍＭ  ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３０℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで３日間反応させた。反応後、ＧＰＣにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるＧＰＰに付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表３に示した。【０１４７】
なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。【０１４８】
なお、イソプレンオリゴマーは、上記（イソプレンオリゴマーの調製）により調製したイソプレンオリゴマー（ｔ−ｃｏｎｔｒｏｌ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ａ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｂ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｃ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｄ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｆ）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｇ）を使用した。【０１４９】
【表３】
2014042027.tif 000044
【０１５０】
表３の結果より、Ｒ−ＩＰＰを使用した場合であっても、ＩＰＰを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したＲ−ＩＰＰに応じてポリイソプレンの主鎖が変性されていることも確認できた。【０１５１】
（実施例３）
（イソプレンオリゴマー（ｔｒａｎｓ−ｃｉｓ）の調製）
下記式（Ｚ−２−１−１）で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマーの調製を行った。
【化４０】
2014042027.tif 000045
【０１５２】
（形質転換体の調製）
まず、形質転換体の調製を行った。形質転換体の調製には、ｄｓＤＮＡ  ｔｅｍｐｌａｔｅとして、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｌｕｔｅｕｓ  Ｂ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素が組み込まれたｐＥＴ２２ｂ（ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳ）を用いた。なお、ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳ  は、東北大学多元物質科学研究所の古山種俊教授より譲渡して頂いた。
ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳを用いてヒートショック法によってＥ．ｃｏｌｉ  ＢＬ２１  （ＤＥ３）を形質転換し、該形質転換体を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ寒天培地に塗布した後３７℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。【０１５３】
（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産）
得られたＥ．ｃｏｌｉ  ＢＬ２１  （ＤＥ３）／ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含む３ｍＬのＬＢ培地が入った試験管に接種し、３７℃で５時間振盪培養した。得られた培養液のうち１ｍＬを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ培地１００ｍＬが入った５００ｍＬ三角フラスコに接種し、３７℃で３時間振盪培養後、０．１ｍｍｏｌ／ＬになるようにＩＰＴＧを添加し、３０℃で１８時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、ＨｉｓＴｒａｐ（アマシャム社製）を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥにより精製を確認した。【０１５４】
（イソプレンオリゴマーの調製）
精製した蛋白質を１０ｍｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ  ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１ｍＭ  開始基質（ファルネシル二リン酸（ＦＰＰ））、１ｍＭ  ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水１００ｍｌと１−ブタノール５００ｍｌを加え、攪拌後、静置した。その後、上清（１−ブタノール層）をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をＮＭＲにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表４に示した。なお、式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−２−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。
また、モノマーとして、ＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ）として以下の実験で使用した。また、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ）は、イソプレンオリゴマーｂとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。更に、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ）を、イソプレンオリゴマーｈ、イソプレンオリゴマーｉ、イソプレンオリゴマーｊ、イソプレンオリゴマーｋ、イソプレンオリゴマーｌ、イソプレンオリゴマーｍ、イソプレンオリゴマーｎとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。【０１５５】
【表４】
2014042027.tif 000046
【０１５６】
（各モノマーの相対活性）
ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、及びファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）を用いて、以下の条件で反応を行い、ＦＰＰに対する各Ｒ−ＩＰＰの相対活性を、ＩＰＰの場合の活性を１００として指数表示した。
精製した蛋白質を５００ｎｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１２．５μＭ  ＦＰＰ、５０μＭ［１−１４Ｃ］ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、を含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とＴＬＣを定量することにより、各条件における活性を測定し、ＩＰＰの場合の活性を１００として各Ｒ−ＩＰＰの相対活性を表５に示した。
また、上記（実施例３）（イソプレンオリゴマーの調製）と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表５に示した。なお、式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−２−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。【０１５７】
【表５】
2014042027.tif 000047
【０１５８】
表４、５の結果より、Ｒ−ＩＰＰを使用した場合であっても、ＩＰＰを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーの主鎖が、使用したＲ−ＩＰＰに応じて変性されていることも確認できた。【０１５９】
（実施例４）
（ポリイソプレンの調製）
次に、上記式（Ｚ−２−１−１）で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマー（ｔｒａｎｓ−ｃｉｓ）を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を１０μｌ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、２５ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、４０ｍＭ  フッ化カリウム、５０μＭ  イソプレンオリゴマー、１ｍＭ  ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３０℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで３日間反応させた。反応後、ＧＰＣにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるＦＰＰに付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表６に示した。【０１６０】
なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。【０１６１】
なお、イソプレンオリゴマーは、上記（イソプレンオリゴマーの調製）により調製したイソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ）を使用した。なお、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ）を使用して得られたポリイソプレンは、ポリイソプレンＤ、ポリイソプレンＡとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。更に、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ）を使用して得られたポリイソプレンは、ポリイソプレンＩ、ポリイソプレンＪ、ポリイソプレンＫ、ポリイソプレンＬ、ポリイソプレンＭ、ポリイソプレンＮ、ポリイソプレンＰとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。【０１６２】
【表６】
2014042027.tif 000048
【０１６３】
表６の結果より、Ｒ−ＩＰＰを使用した場合であっても、ＩＰＰを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したＲ−ＩＰＰに応じてポリイソプレンの主鎖が変性されていることも確認できた。【０１６４】
（実施例５）
（イソプレンオリゴマー（ａｌｌ−ｔｒａｎｓ）の調製）
下記式（Ｚ−１−１−１）で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマーの調製を行った。
【化４１】
2014042027.tif 000049
【０１６５】
（形質転換体の調製）
まず、形質転換体の調製を行った。形質転換体の調製には、Ｂａｃｉｌｌｕｓ  Ｓｔｅｒａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ由来ファルネシル二リン酸合成酵素が組み込まれたｐＥＴ１５ｂ（ｐＥＴ１５ｂ／ｂａｃｉｌｌｕｓ−ＦＰＳ）を用いた。なお、ｐＥＴ１５ｂ／ｂａｃｉｌｌｕｓ−ＦＰＳは、東北大学多元物質科学研究所の古山種俊教授より譲渡して頂いた。
ｐＥＴ１５ｂ／ｂａｃｉｌｌｕｓ−ＦＰＳを用いてヒートショック法によってＥ．ｃｏｌｉ  ＢＬ２１  （ＤＥ３）を形質転換し、該形質転換体を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ寒天培地に塗布した後３７℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。【０１６６】
（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産）
得られたＥ．ｃｏｌｉ  ＢＬ２１  （ＤＥ３）／ｐＥＴ１５ｂ／ｂａｃｉｌｌｕｓ−ＦＰＳ（野生型）を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含む３ｍＬのＬＢ培地が入った試験管に接種し、３７℃で５時間振盪培養した。得られた培養液のうち１ｍＬを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ培地１００ｍＬが入った５００ｍＬ三角フラスコに接種し、３７℃で３時間振盪培養後、０．１ｍｍｏｌ／ＬになるようにＩＰＴＧを添加し、３０℃で１８時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、ＨｉｓＴｒａｐ（アマシャム社製）を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥにより精製を確認した。【０１６７】
（イソプレンオリゴマーの調製）
精製した蛋白質を１０ｍｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１ｍＭ  開始基質（ジメチルアリル二リン酸（ＤＭＡＰＰ））、１ｍＭ  イソペンテニル二リン酸（ＩＰＰ）若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水１００ｍｌとペンタン５００ｍｌを加え、攪拌後、静置した。その後、上清（ペンタン層）をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をＮＭＲにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表７に示した。なお、式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−１−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。
また、モノマーとして、ＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇを使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー（ｔ−ｃｏｎｔｒｏｌ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ａ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｂ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｃ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｄ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｅ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｆ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｇ−１）として以下の実験で使用した。【０１６８】
【表７】
2014042027.tif 000050
【０１６９】
（各モノマーの相対活性）
ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、及びジメチル二リン酸（ＤＭＡＰＰ）を用いて、以下の条件で反応を行い、ＤＭＡＰＰに対する各Ｒ−ＩＰＰの相対活性を、ＩＰＰの場合の活性を１００として指数表示した。
精製した蛋白質を５００ｎｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１２．５μＭ  ＤＭＡＰＰ、５０μＭ［１−１４Ｃ］ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、を含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とＴＬＣを定量することにより、各条件における活性を測定し、ＩＰＰの場合の活性を１００として各Ｒ−ＩＰＰの相対活性を表８に示した。
また、上記（実施例５）（イソプレンオリゴマーの調製）と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表８に示した。なお、式（Ｚ−１−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−１−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。【０１７０】
【表８】
2014042027.tif 000051
【０１７１】
表７、８の結果より、Ｒ−ＩＰＰを使用した場合であっても、ＩＰＰを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーの主鎖が、使用したＲ−ＩＰＰに応じて変性されていることも確認できた。【０１７２】
（実施例６）
（ポリイソプレンの調製）
次に、上記式（Ｚ−１−１−１）で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマー（ａｌｌ−ｔｒａｎｓ）を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を１０μｌ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、２５ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、４０ｍＭ  フッ化カリウム、５０μＭ  イソプレンオリゴマー、１ｍＭ  ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３０℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで３日間反応させた。反応後、ＧＰＣにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるＤＭＡＰＰに付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表９に示した。【０１７３】
なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。【０１７４】
なお、イソプレンオリゴマーは、上記（イソプレンオリゴマーの調製）により調製したイソプレンオリゴマー（ｔ−ｃｏｎｔｒｏｌ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ａ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｂ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｃ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｄ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｅ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｆ−１）、イソプレンオリゴマー（ｔ−Ｇ−１）を使用した。【０１７５】
【表９】
2014042027.tif 000052
【０１７６】
表９の結果より、Ｒ−ＩＰＰを使用した場合であっても、ＩＰＰを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したＲ−ＩＰＰに応じてポリイソプレンの主鎖が変性されていることも確認できた。【０１７７】
（実施例７）
（イソプレンオリゴマー（ｔｒａｎｓ−ｃｉｓ）の調製）
次に、アリル性二リン酸誘導体を使用して、下記式（Ｚ−２−１−１）で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマーであって、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたイソプレンオリゴマー（主鎖末端変性イソプレンオリゴマー）の調製を行った。
【化４２】
2014042027.tif 000053
【０１７８】
（アリル性二リン酸誘導体の調製）
まず、アリル性二リン酸誘導体の合成を行った。【０１７９】
（製造例２）
（８−ｍｅｔｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−(２Ｅ，６Ｅ)−ｄｉｅｎｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｂ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でピリジンと無水酢酸を用いてアセチル化し、アセテート（下記（ｂｉ）で表される化合物）を得た（収率９５％）。次に、エタノール中で８位の炭素にセレン酸化し、アルデヒド体（下記（ｂｉｉ）で表される化合物）を得た（収率２４％）。次に水酸化カリウムを用いてアルカリ加水分解し、アルコール体（下記（ｂｉｉｉ）で表される化合物）を得た（収率３８％）。次に無水ジクロロメタン中でイミダゾール、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルクロライド（ＴＢＤＰＳ）を用いて（下記（ｂｉｖ）で表される化合物）を得た（収率８０％）。その後、無水エーテル中でブチルリチウムを反応させ、ブチルアルコール体（下記（ｂｖ）で表される化合物）を得た（収率７３％）。次に無水テトラヒドラフラン中で水酸化ナトリウムでナトリウム塩にした後ヨウ化メチルを加え、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ合成により、エーテル体（下記（ｂｖｉ）で表される化合物）を得た（収率９５％）。次に無水テトラヒドラフラン中でテトラ−ｎ−アンモニウムフルオリドを用いて脱離し、アルコール体（下記（ｂｖｉｉ）で表される化合物）を得た（収率８７％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ｂｖｉｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９２％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ｂｉｘ）で表わされる化合物（上記式（Ｂ）で表わされる化合物））を得た（収率２６％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
【化４３】
2014042027.tif 000054
【０１８０】
（製造例３）
（８−ｈｙｄｒｏｘｙ−３，７−ｄｉｍｅｔｙｌ−ｄｏｄｅｃａ−（２Ｅ，６Ｅ）−ｄｉｅｎｙｌ  ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（上記式（Ｃ）で表される化合物）の合成）
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でピリジンと無水酢酸を用いてアセチル化し、アセテート（下記（ｃｉ）で表される化合物）を得た（収率９７％）。次に、エタノール中で８位の炭素にセレン酸化し、アルデヒド体（下記（ｃｉｉ）で表される化合物）を得た（収率２０％）。次に水酸化カリウムを用いてアルカリ加水分解し、アルコール体（下記（ｃｉｉｉ）で表される化合物）を得た（収率４２％）。次に無水ジクロロメタン中でイミダゾール、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルクロライド（ＴＢＤＰＳ）を用いて（下記（ｃｉｖ）で表される化合物）を得た（収率８０％）。その後、無水エーテル中でブチルリチウムを反応させ、ブチルアルコール体を得た（収率６２％）。次に無水テトラヒドラフラン中でテトラ−ｎ−アンモニウムフルオリドを用いて脱離し、ジオール体（下記（ｃｖｉ）で表される化合物）を得た（収率９４％）。次に−４０℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でＮ−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物（下記（ｃｖｉｉ）で表わされる化合物）を得た（収率９０％）。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラｎブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である（下記（ｃｖｉｉｉ）で表わされる化合物（上記式（Ｃ）で表わされる化合物））を得た（収率４６％）。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、ＴＬＣおよび機器による分析（ＩＲ、ＮＭＲ）を用いて行った。
【化４４】
2014042027.tif 000055
【０１８１】
（変異導入酵素の作製）
開始基質としてアリル性二リン酸誘導体を使用した場合、野生型のプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を使用しても反応を進行させ、イソプレンオリゴマーを調製できるが、反応効率の向上を図るため、アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させた変異型酵素の作製を行った。
試薬はＳｔｒａｔａｇｅｎｅ社のＱｕｉｃｋＣｈａｎｇｅ  Ｓｉｔｅ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ  Ｋｉｔを用いた。目的の部位に変異を導入できるようにプライマーを設計した。なお、変異導入用プライマーは株式会社医学生物学研究所（製造元：ＩＤＴ）より購入した。設計したプライマーは、以下に示すとおりである。
変異型酵素Ｎ７７Ａ作製用プライマー
センスプライマー  ５’−ａｃｔ  ｇａａ  ｇｃａ  ｔｇｇ  ｔｃｔ  ｃｇｔ  ｃｃｔ  ａａａ  ｇ−３’（配列番号１）
アンチセンスプライマー  ５’−ｇａｇ  ａｃｃ  ａｔｇ  ｃｔｔ  ｃａｇ  ｔｔｇ  ａａａ  ａｔｇ  ｃ−３’（配列番号２）
変異型酵素Ｌ９１Ｄ作製用プライマー
センスプライマー  ５’−ｇａｔ  ｇａａ  ａｇａ  ｔｃｃ  ｇｇｇ  ｔｇａ  ｔｔｔ  ｔｔｔ  ａａ−３’（配列番号３）
アンチセンスプライマー  ５’−ｃａｃ  ｃｃｇ  ｇａｔ  ｃｔｔ  ｔｃａ  ｔｃａ  ａｇｔ  ａａｔ  ｔａ−３’（配列番号４）【０１８２】
ｄｓＤＮＡ  ｔｅｍｐｌａｔｅはＭｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｌｕｔｅｕｓ  Ｂ−Ｐ２６由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素（以下、野生型酵素ともいう）が組み込まれたｐＥＴ２２ｂ（ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳ）を用いた。なお、ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳは、東北大学多元物質科学研究所の古山種俊教授より譲渡して頂いた。１０ｘ  Ｐｆｕ  ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｂｕｆｆｅｒを  ２μｌ、ｄｓＤＮＡ  ｔｅｍｐｌａｔｅ  ２−２０ｎｇ、ｓｅｎｓｅ  ｐｒｉｍｅｒ  ５０ｎｇ、ａｎｔｉｓｅｎｓｅ  ｐｒｉｍｅｒ  ５０ｎｇ、２．５ｍＭ  ｅａｃｈ  ｄＮＴＰ  ０．４μｌ、ｄｄＨ２Ｏ  ｕｐ  ｔｏ  ２０μｌ、Ｐｆｕ  ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  （２．５Ｕ／μｌ）  ０．４ｍｌを混合し、ＰＣＲ反応を行なった。ＰＣＲ反応は、９５℃  ３０  ｓｅｃを１サイクル、９５℃  ３０  ｓｅｃ−５５℃  １  ｍｉｎ−６８℃  ８  ｍｉｎを１５サイクル行った。ＰＣＲ後、ＰＣＲ反応液にＤｐｎ  Ｉを０．４μｌ入れ、３７℃  １時間、Ｄｐｎ  Ｉ  処理を行なった。Ｄｐｎ  Ｉ処理液１−１０μｌ  を用いヒートショック法によってＥ．ｃｏｌｉ  ＤＨ５αを形質転換し、該形質転換体を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ寒天培地に塗布した後３７℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。該形質転換体を５０μｇ／ｍｌのアンピシリンを含むＬＢ培地で終夜培養し、得られた培養液からアルカリＳＤＳ法によりプラスミドを調製した。該プラスミドは、シークエンサーを用いて変異導入を確認した。【０１８３】
（プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産）
得られたＥ．ｃｏｌｉ  ＢＬ２１  （ＤＥ３）／ｐＥＴ２２ｂ／ＭＬＵ−ＵＰＳ（野生型および変異型）を５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含む３ｍＬのＬＢ培地が入った試験管に接種し、３７℃で５時間振盪培養した。得られた培養液のうち１ｍＬを５０μｇ／ｍＬのアンピシリンを含むＬＢ培地１００ｍＬが入った５００ｍＬ三角フラスコに接種し、３７℃で３時間振盪培養後、０．１ｍｍｏｌ／ＬになるようにＩＰＴＧ  を添加し、３０℃で１８時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、ＨｉｓＴｒａｐ（アマシャム社製）を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥにより精製を確認した。得られた変異型酵素Ｎ７７Ａ、変異型酵素Ｌ９１Ｄのアミノ酸配列を配列表配列番号５、６に示す。【０１８４】
（イソプレンオリゴマーの調製）
精製した各蛋白質を１０ｍｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ  ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１ｍＭ  開始基質（ファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）又は製造例２、３で調製したアリル性二リン酸誘導体）、１ｍＭ  ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水１００ｍｌと１−ブタノール５００ｍｌを加え、攪拌後、静置した。その後、上清（１−ブタノール層）をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をＮＭＲにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表１０に示した。なお、式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−２−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。
また、酵素として変異型酵素Ｎ７７Ａ、開始基質として上記式（Ｂ）で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、ＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＡＢ）として以下の実験で使用した。
また、酵素として変異型酵素Ｌ９１Ｄ、開始基質として上記式（Ｂ）で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、ＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＤＢ）として以下の実験で使用した。
また、酵素として変異型酵素Ｎ７７Ａ、開始基質として上記式（Ｃ）で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、ＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＡＣ）として以下の実験で使用した。
また、酵素として変異型酵素Ｌ９１Ｄ、開始基質として上記式（Ｃ）で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、ＩＰＰ、Ｒ−ＩＰＰ−Ａ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｂ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｃ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｄ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｅ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｆ、Ｒ−ＩＰＰ−Ｇをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＤＣ）として以下の実験で使用した。
なお、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＤＢ）は、イソプレンオリゴマーｃ、イソプレンオリゴマーｆ、イソプレンオリゴマーｄ、イソプレンオリゴマーｇとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。【０１８５】
【表１０】
2014042027.tif 000056
【０１８６】
（各モノマーの相対活性）
ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、及びファルネシル二リン酸（ＦＰＰ）若しくは製造例２、３で調製したアリル性二リン酸誘導体を用いて、以下の条件で反応を行い、ＦＰＰ、ＩＰＰを用いた場合に対する各アリル性二リン酸誘導体、各Ｒ−ＩＰＰを用いた場合の相対活性を、ＦＰＰ、ＩＰＰの場合の活性を１００として指数表示した。
精製した各蛋白質を５００ｎｇ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、４０ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、２５ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、１２．５μＭ  ＦＰＰ若しくは製造例２、３で調製したアリル性二リン酸誘導体、５０μＭ［１−１４Ｃ］ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰ、を含む反応液を調整し、３７℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで１時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とＴＬＣを定量することにより、各条件における活性を測定し、ＦＰＰ、ＩＰＰの場合の活性を１００として各アリル性二リン酸誘導体、各Ｒ−ＩＰＰを用いた場合の相対活性を表１１に示した。
また、上記（実施例７）（イソプレンオリゴマーの調製）と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細（式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍ、Ｒ）を、表１１に示した。なお、式（Ｚ−２−１−１）中のｎ、ｍは、使用した開始基質の情報と、ＴＬＣによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式（Ｚ−２−１−１）中のＲは、ＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより構造を同定した。【０１８７】
【表１１】
2014042027.tif 000057
【０１８８】
表１０、１１の結果より、Ｒ−ＩＰＰ、アリル性二リン酸誘導体を使用した場合であっても、ＩＰＰ、ＦＰＰを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーが、使用したＲ−ＩＰＰ、アリル性二リン酸誘導体に応じて変性されていることも確認できた。【０１８９】
（実施例８）
（ポリイソプレンの調製）
次に、アリル性二リン酸誘導体を使用して、上記式（Ｚ−２−１−１）で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマーであって、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたイソプレンオリゴマー（主鎖末端変性イソプレンオリゴマー）を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を１０μｌ、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  Ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．５）、２５ｍＭ  塩化マグネシウム、４０ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、４０ｍＭ  フッ化カリウム、５０μＭ  イソプレンオリゴマー、１ｍＭ  ＩＰＰ若しくは製造例１で調製した各Ｒ−ＩＰＰを含む反応液を調整し、３０℃のｗａｔｅｒ  ｂａｔｈで３日間反応させた。反応後、ＧＰＣにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるＦＰＰ若しくはアリル性二リン酸誘導体に付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表１２に示した。【０１９０】
なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。【０１９１】
なお、イソプレンオリゴマーは、上記（イソプレンオリゴマーの調製）により調製したイソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−ｃｏｎｔｒｏｌ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ａ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｂ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｃ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｄ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＤＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｇ−ＤＣ）を使用した。
なお、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＡＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｆ−ＤＢ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＡＣ）、イソプレンオリゴマー（ｔｃ−Ｅ−ＤＣ）を使用して得られたポリイソプレンは、ポリイソプレンＥ、ポリイソプレンＢ、ポリイソプレンＦ、ポリイソプレンＣ、ポリイソプレンＧ、ポリイソプレンＨとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。【０１９２】
【表１２】
2014042027.tif 000058
【０１９３】
表１２の結果より、Ｒ−ＩＰＰ、主鎖末端変性イソプレンオリゴマーを使用した場合であっても、ＩＰＰ、未変性イソプレンオリゴマーを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをＮＭＲ、ＴＬＣ、ＧＣ−ＭＳにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したＲ−ＩＰＰ、主鎖末端変性イソプレンオリゴマーに応じてポリイソプレンが変性されていることも確認できた。【０１９４】
なお、上記実施例で調製したイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンの末端部（上記式（Ｚ−１）、上記式（Ｚ−２）、上記式（ＺＺ−１）、上記式（ＺＺ−２）等のＹに相当）は、水酸基、又はＯＰＰ基であった。【０１９５】
以下、実施例９〜４１及び比較例１〜４で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＮＲ：ＴＳＲ２０
ＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＢＲ０１
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラック（Ｎ２２０）
イソプレンオリゴマーａ〜ｎ：上記実施例で得られたイソプレンオリゴマー
ポリイソプレンＡ〜Ｐ：上記実施例で得られたポリイソプレン
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛１号
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラ−ＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
シリカ：日本シリカ工業（株）製のニップシールＡＱ（湿式シリカ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ−ジフェニルグアニジン）【０１９６】
表１３〜１６に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をスチーム加硫プレスを用いて圧力８０ｋｇｆ／ｃｍ２にて１５０℃で３０分間加硫し、加硫ゴム組成物を得た。【０１９７】
得られた加硫ゴム組成物について下記の評価を行った。結果を表１３〜１６に示す。なお、表１３の基準配合は比較例１、表１４の基準配合は比較例２、表１５の基準配合は比較例３、表１６の基準配合は比較例４とした。【０１９８】
（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、７０℃、歪み２％時（初期伸度）の条件でｔａｎδの測定を行ない、基準配合のｔａｎδを１００として指数表示した。指数が大きいほど発熱が大きいことを表す。指数が１００以下のとき、耐発熱性（低発熱性）は向上したものとみなした。すなわち、指数が小さいほど低発熱性に優れることを示す。【０１９９】
（ランボーン摩耗試験）
（株）岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重３ｋｇ、スリップ率４０％および砂量１５ｇ／分の条件で５分間摩耗試験を実施した。サンプルの形状は厚さ５ｍｍ、直径５０ｍｍとし、砥石は、粒度＃８０のＧＣタイプ砥粒を使用した。試験結果を、基準配合を１００（基準）として指数化した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れ、指数が１００を超えるとき耐摩耗性は向上したものとみなした。【０２００】
（引張試験）
ＪＩＳ  Ｋ６２５１「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、上記加硫ゴムシートからなる３号ダンベル型試験片を用いて引張試験を実施し、破断強度（ＴＢ）（ＭＰａ）、破断時伸び（ＥＢ）（％）を測定した。破断時伸びが４８０％未満では、大型タイヤに用いるとゴム欠けが発生しやすく、改良が必要である。また破断強度についても、低下するとタイヤの破壊原因となるため、材料の変更による低下を防ぐ必要がある。【０２０１】
【表１３】
2014042027.tif 000059
【０２０２】
【表１４】
2014042027.tif 000060
【０２０３】
【表１５】
2014042027.tif 000061
【０２０４】
【表１６】
2014042027.tif 000062
【０２０５】
表１３、１５より、本発明のイソプレンオリゴマーを使用した実施例では、低発熱性、耐摩耗性、破断時伸びに優れていた。【０２０６】
表１４、１６より、本発明のポリイソプレンを使用した実施例では、低発熱性、耐摩耗性、破断強度に優れていた。【０２０７】
（配列表フリーテキスト）
配列番号１：変異型酵素N77A作製用センスプライマー
配列番号２：変異型酵素N77A作製用アンチセンスプライマー
配列番号３：変異型酵素L91D作製用センスプライマー
配列番号４：変異型酵素L91D作製用アンチセンスプライマー
配列番号５：変異型酵素N77Aのアミノ酸配列
配列番号６：変異型酵素L91Dのアミノ酸配列
【配列表】
2014042027000001.app
【国際調査報告】
2014042027.tif 000078
2014042027.tif 000079
2014042027.tif 000080
2014042027.tif 000081