JPH0787783B2 - Novel endo-β-galactosidase and method for producing the same - Google Patents

Novel endo-β-galactosidase and method for producing the same

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JPH0787783B2
JPH0787783B2 JP19529986A JP19529986A JPH0787783B2 JP H0787783 B2 JPH0787783 B2 JP H0787783B2 JP 19529986 A JP19529986 A JP 19529986A JP 19529986 A JP19529986 A JP 19529986A JP H0787783 B2 JPH0787783 B2 JP H0787783B2
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galactosidase
endo
gal
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enzyme
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寿子 村松
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する技術分野] 本発明は、新規エンド−βガラクトシダーゼ及びその製
造法に関し、更に詳しくは、Clostridium属に属するエ
ンド−β−ガラクトシダーゼ生産菌由来のエンド−β−
ガラクトシダーゼ及びその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel endo-β galactosidase and a method for producing the same, and more specifically, endo-β-derived from an endo-β-galactosidase-producing bacterium belonging to the genus Clostridium.
It relates to galactosidase and a method for producing the same.

[従来の技術とその問題点] 近年、種々の生体細胞の機能についての解明研究の進展
に伴い、細胞表面に存在する糖蛋白質や糖脂質と細胞機
能との係りについて、医学的、薬学的重要性が増大して
いる。これらの複合糖質を構成する糖鎖構造の解明手段
としてのエンドグリコシダーゼは、安価かつ簡便な手法
として注目されている。即ち、これらの複合糖質は、癌
細胞の異常増殖や正常細胞の増殖の促進、抑制に関連す
る機能を包含していることも知られている。そしてこれ
らの機能に重要な役割を示す因子の一つとして糖鎖の糖
組成及びその配列が挙げられる。これらの構造と機能の
関連を研究する手段として、極めて高い特異性を有する
グリコシダーゼを多数(多種)要求される。
[Prior art and its problems] With the recent progress of researches on the functions of various living cells, the relationship between glycoproteins and glycolipids present on the cell surface and cell functions is important medically and pharmacologically. Sex is increasing. Endoglycosidase, which is a means for elucidating the sugar chain structure constituting these glycoconjugates, has been attracting attention as an inexpensive and simple method. That is, it is also known that these glycoconjugates include functions related to promotion and suppression of abnormal growth of cancer cells and growth of normal cells. One of the factors that play an important role in these functions is the sugar composition of sugar chains and their sequences. As a means of studying the relationship between these structures and functions, a large number (multiplicity) of glycosidases with extremely high specificity are required.

エンド−β−ガラクトシダーゼについては、従来より以
下のタイプの基質特異性を有する酵素が知られている。
Regarding endo-β-galactosidase, an enzyme having the following types of substrate specificity is conventionally known.

Escherichia freundii、Flavobacterium keratolyticus
及びBacteriodes fragilis由来のエンド−β−ガラクト
シダーゼは、ポリラクトサミノグリカン及びケラタン硫
酸を含む広い範囲に作用し、Diplococcus pneumoniae由
来の酵素(エンド−β−ガラクトシダーゼDII)はケラ
タン硫酸を切断せず狭い基質特異性を示す。Pseudomona
s属細胞由来の酵素は、ケラタン硫酸に極めて特異的で
ある。
Escherichia freundii, Flavobacterium keratolyticus
And Bacteriodes fragilis-derived endo-β-galactosidase acts on a wide range including polylactosaminoglycan and keratan sulfate, and the enzyme from Diplococcus pneumoniae (endo-β-galactosidase DII) does not cleave keratan sulfate and is a narrow substrate. Shows specificity. Pseudomona
Enzymes from s-genus cells are highly specific for keratan sulfate.

これらの酵素に比し、Diplococcus pneumoniae由来の血
液型エンド−β−ガラクトシダーゼは、認識するガラク
トシル残基にFuc α1→2及びGalNAc(Gal)α1→3
の両残基の置換が必須である等の基質特異性を有するこ
とが知られている。
Compared with these enzymes, blood group endo-β-galactosidase derived from Diplococcus pneumoniae has Fuc α1 → 2 and GalNAc (Gal) α1 → 3 as galactosyl residues to be recognized.
It is known to have substrate specificity such that the substitution of both residues is essential.

一方、Gal α1→3Gal β1→4GlcNAc配列を有する天然
基質が数多くの糖蛋白質や糖脂質の中に存在することが
知られており、これらヒト赤血球の血液型物質、レクチ
ン結合部位の抗原決定物質、マウスリンパ腫細胞、Frie
nd白血病ウイルスの複合糖質を構成している。これらの
天然基質の糖配列を特定の酵素を用いて変更できれば、
細胞の有する機能、例えば、分裂、増殖、分化等の作用
を増強、制御することが可能となると考えられるが、末
端に存在するGal α1→3Gal β1→4GlcNAc配列に作用
してGal β1→4GlcNAc結合を選択的に切断する酵素は
未だ見い出されていなかった。
On the other hand, it is known that a natural substrate having the Gal α1 → 3Gal β1 → 4GlcNAc sequence exists in many glycoproteins and glycolipids, and blood group substances of these human erythrocytes, antigen determining substances of the lectin binding site, Mouse lymphoma cells, Frie
It constitutes the glycoconjugate of the nd leukemia virus. If the sugar sequences of these natural substrates can be modified using a specific enzyme,
It is thought that it will be possible to enhance and control the functions of cells, such as division, proliferation, differentiation, etc., but it will act on the Gal α1 → 3Gal β1 → 4GlcNAc sequence present at the terminal and bind Galβ1 → 4GlcNAc. An enzyme that selectively cleaves is not yet found.

そこで、本発明者らは、新規なエンド−β−ガラクトシ
ダーゼを見い出すべく鋭意研究を重ねた結果、Clostrid
ium属細菌の培養中から新規なエンド−β−ガラクトシ
ダーゼを採取することに成功し、本発明を完成するに至
った。
Therefore, the inventors of the present invention have conducted extensive studies to find a novel endo-β-galactosidase, and as a result, Clostrid
We succeeded in collecting a novel endo-β-galactosidase from the culture of the genus bacterium, and completed the present invention.

[発明の構成] 本発明のエンド−β−ガラクトシダーゼは、次の理化学
的性質: 作用:エンド−β−ガラクトシダーゼ 基質特異性:末端に少なくともGal α1→3Gal β1→4
GlcNAc配列を有する部分に作用してGal β1→4GlcNAc
結合を切断するが、末端に少なくともGal α1→3(Fu
c α1→2)Gal β1→4GlcNAc配列を有する部分には
作用しない。
[Structure of the Invention] The endo-β-galactosidase of the present invention has the following physicochemical properties: Action: endo-β-galactosidase Substrate specificity: at least Gal α1 → 3 Gal β1 → 4 at the end
Acting on the part with GlcNAc sequence, Gal β1 → 4GlcNAc
The bond is cleaved, but at least Gal α1 → 3 (Fu
c α1 → 2) Gal β1 → 4 Does not act on the portion having the GlcNAc sequence.

至適pH及び安定pH範囲: 至適pH:約7.5 pH5.0及びpH8.5で酵素活性が約50%低下する。Optimum pH and stable pH range: Optimum pH: about 7.5 At pH 5.0 and pH 8.5, enzyme activity decreases by about 50%.

を有することを特徴とするものである。It is characterized by having.

以下、本発明を更に詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明に用いる微生物としては、Clostridium属に属
し、かつ、エンド−β−ガラクトシダーゼを生産する能
力を有するものであれば如何なるものでもよい。このよ
うな菌株としては、Clostridium perfringens(ATCC 10
873としてAmericam Type Culture Collection;微工研菌
寄第8917号として微工研に寄託されている。)等が挙げ
られる。
The microorganism used in the present invention may be any microorganism as long as it belongs to the genus Clostridium and has the ability to produce endo-β-galactosidase. Such strains include Clostridium perfringens (ATCC 10
873 has been deposited with the Micro Type Research Institute as the American Type Culture Collection; ) And the like.

また、微生物としては、前記菌株を、例えば、X線、γ
線、紫外線等の照射処理 、又は、エチルメタンスルホ
ネート、ニトロソグアニジン等の薬剤処理、形質転換、
形質導入、接合、遺伝子操作等の通常用いられる菌株変
異処理方法によってエンド−β−ガラクトシダーゼの生
産能を高めたものを用いてもよい。
In addition, as the microorganism, for example, X-ray, γ
Radiation, ultraviolet rays, or treatment with ethyl methanesulfonate, nitrosoguanidine, etc., transformation,
You may use what improved the productivity of endo- (beta) -galactosidase by the commonly used strain mutation treatment methods, such as transduction, conjugation, and gene manipulation.

本発明のエンド−β−ガラクトシダーゼは、例えば、Cl
ostridium属に属するエンド−β−ガラクトシダーゼ生
産菌又はその変異株を培養し、培養物からエンド−β−
ガラクトシダーゼを採取することにより製造することが
できる。
The endo-β-galactosidase of the present invention is, for example, Cl
An endo-β-galactosidase-producing bacterium belonging to the genus ostridium or a mutant strain thereof is cultured, and endo-β-
It can be produced by collecting galactosidase.

培養方法は一般的な嫌気性菌の培養方法に準ずれば、い
ずれの方法でもよいが、通常は液体培地による静置培養
法が有利である。
The culturing method may be any method as long as it is in accordance with a general anaerobic bacterium culturing method, but the static culturing method using a liquid medium is usually advantageous.

培養に用いる培地としては、前記エンド−β−ガラクト
シダーゼ生産菌が栄養源として利用できる培地成分であ
ればよい。
The medium used for the culture may be any medium component that allows the endo-β-galactosidase-producing bacterium to be used as a nutrient source.

例えば、炭素源としては、グルコース、マンノース、澱
粉、糖蜜、液化澱粉、グリセリン等を用いることができ
る。
For example, as the carbon source, glucose, mannose, starch, molasses, liquefied starch, glycerin and the like can be used.

また、窒素源としては、例えば心臓エキス、肉エキス、
酵母エキス、ペプトン、ガゼイン加水分解物、ゼラチ
ン、コーンミール、大豆粉、リン酸アンモニウム、硫酸
アンモニウム、尿素等を用いることができる。
Further, as the nitrogen source, for example, heart extract, meat extract,
Yeast extract, peptone, casein hydrolyzate, gelatin, corn meal, soybean powder, ammonium phosphate, ammonium sulfate, urea and the like can be used.

また、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウ
ム、リン酸二水素カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリ
ウム、炭酸カルシウム、塩化マンガン、塩化マグネシウ
ム、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム等の各種無機塩
類も必要に応じて添加できる。
In addition, various inorganic salts such as disodium hydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, sodium chloride, potassium chloride, calcium carbonate, manganese chloride, magnesium chloride, sodium sulfate, sodium sulfite, etc. Can be added.

前記したような培地成分は適宜組合せても、また培養途
中で添加してもよい。
The above-mentioned medium components may be appropriately combined or added during the culture.

培養温度は37℃前後が適当であり、培養時間は10〜100
時間が適当である。
A suitable culture temperature is around 37 ° C and a culture time of 10-100
Time is appropriate.

培養容量の増大に従って適宜種培養を行うと好結果が得
られる。
Good results can be obtained by appropriately performing seed culture as the culture volume increases.

以上述べた培養条件は使用菌株の特性に応じてそれぞれ
最適の条件を選択して適用される。
The culture conditions described above are applied by selecting the optimum conditions according to the characteristics of the strain used.

このようにして培養し、得られた培養物からエンド−β
−ガラクトシダーゼを分離精製する。
The cells were cultured in this manner, and endo-β was obtained from the obtained culture.
-Galactosidase is separated and purified.

該酵素は主に培養物中の菌体外に含有されているので、
過、遠心分離等の手段により、培養物を菌体と培養液
に分離し、一般酵素の精製法により該酵素を精製すれば
よい。
Since the enzyme is mainly contained outside the cells in the culture,
The culture may be separated into bacterial cells and a culture solution by filtration, centrifugation or the like, and the enzyme may be purified by a general enzyme purification method.

即ち、減圧濃縮、凍結乾燥、透析、硫安分別、限外
過、遠心分離、イオン交換体を使用するクロマトグラフ
ィー、ゲル過、有機溶媒を使用する分別沈殿等の酵素
の分離、精製手段を単独あるいは任意に組み合わせて、
また必要に応じて反復して用いることにより培養液か
らエンド−β−ガラクトシダーゼが分離、精製、採取さ
れる。
That is, vacuum concentration, freeze-drying, dialysis, ammonium sulfate fractionation, ultrafiltration, centrifugation, chromatography using an ion exchanger, gel filtration, separation of enzymes such as fractional precipitation using an organic solvent, a purification means alone or Any combination,
In addition, endo-β-galactosidase is separated, purified and collected from the culture solution by repeatedly using it as necessary.

[発明の実施例] 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、こ
れらの実施例は本発明の範囲を何ら制限するものではな
い。
[Examples of the Invention] Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but these Examples do not limit the scope of the present invention.

実施例1 (1)Clostridium perfringens ATCC 10873株の培養 Clostridium perfringens ATCC 10873株のストック・カ
ルチャーをDifco社製クックドミート培地中、37℃で増
殖し、種培地とした。
Example 1 (1) Culturing of Clostridium perfringens ATCC 10873 strain A stock culture of Clostridium perfringens ATCC 10873 strain was grown at 37 ° C. in a Cooked meat medium manufactured by Difco and used as a seed medium.

酵素調製のための増殖培養は、培地1当り、 Difco Todd-Hewitt培地 35.6g 酵母エキス 1.0g NaCl 2.5g K2HPO4 1.8g フェニルメチルスルホニルフロリド 0.2g システイン塩酸塩 0.05g グルコース 1.5g の成分を含有する培地を用い、オートクレーブ下に無菌
処理後、2lのエルレンマイヤーフラスコ中、37℃で72時
間培養した。
Proliferation culture for enzyme preparation is Difco Todd-Hewitt medium 35.6g Yeast extract 1.0g NaCl 2.5g K 2 HPO 4 1.8g Phenylmethylsulfonyl fluoride 0.2g Cysteine hydrochloride 0.05g Glucose 1.5g Was sterilized in an autoclave using a medium containing bacterium and cultured in a 2 l Erlenmeyer flask at 37 ° C. for 72 hours.

菌の増殖は18〜24時間で定常期となるが、酵素の生成に
は更に48時間を要した。この段階の培養液を冷却し、約
4℃で10,000rpm、60分の遠心分離により培養上清を得
た。以下の操作は4℃で行った。
Bacterial growth took 18-24 hours to reach the stationary phase, but it took 48 hours for enzyme production. The culture medium at this stage was cooled and centrifuged at 10,000 rpm at 60 ° C. for 60 minutes to obtain a culture supernatant. The following operations were performed at 4 ° C.

(2)エンド−β−ガラクトシダーゼの精製 (i)硫安塩析 遠心上清を硫安80%飽和により塩析し、得られた沈殿物
を少量の水に溶解し、冷水に対して透析し酵素溶液とし
た。
(2) Purification of endo-β-galactosidase (i) Salting out with ammonium sulfate The centrifugal supernatant was salted out with 80% saturation with ammonium sulfate, and the obtained precipitate was dissolved in a small amount of water and dialyzed against cold water to prepare an enzyme solution. And

(ii)ゲル過 酵素溶液をダルベッコのリン酸緩衝化生理食塩液で平衡
化したセファデックスG-200カラム(2.7×100cm)にか
け、3mlずつ分取し、画分26〜32を集め、Amicon PM-10
膜による限外過により3mlに濃縮した。
(Ii) Apply the gel enzyme solution to a Sephadex G-200 column (2.7 x 100 cm) equilibrated with Dulbecco's phosphate buffered saline and collect 3 ml aliquots to collect fractions 26-32. -Ten
It was concentrated to 3 ml by ultrafiltration through a membrane.

ゲル過のクロマトグラムを第1図に示す。第1図にお
いて、実線は標識グリカンに酵素を作用し、遊離した放
射性二糖の壊変率を表わし、破線は280nmにおける吸光
度(蛋白質の吸収)を表わす。
The chromatogram of gel filtration is shown in FIG. In FIG. 1, the solid line represents the decay rate of the radioactive disaccharide released by the action of the enzyme on the labeled glycan, and the broken line represents the absorbance (protein absorption) at 280 nm.

(iii)ゲルイオン交換体クロマトグラフィー (ii)で得た濃縮液を0.01Mトリス−塩酸緩衝液(pH8.
0;0.1mMジチオスレイトール含有)に対し透析し、次い
で、DEAE−セファデックスA-25カラム(1.0×10cm)に
吸着せしめ、トリス−塩酸緩衝液を用いて、0〜0.4M N
aClの直線的濃度勾配溶出を行った。3〜4mlずつ分取
し、画分9〜14(22.2ml)を集め、Amicon PM-10膜によ
る限外過により3.8mlに濃縮し、精製エンド−β−ガ
ラクトシダーゼ液とした。
(Iii) Gel ion exchanger chromatography The concentrated solution obtained in (ii) was mixed with 0.01 M Tris-HCl buffer (pH 8.
0; containing 0.1 mM dithiothreitol), then adsorbed on DEAE-Sephadex A-25 column (1.0 x 10 cm), and 0-0.4 MN with Tris-HCl buffer.
A linear gradient elution of aCl was performed. Fractions 9 to 14 (22.2 ml) were collected and concentrated to 3.8 ml by ultrafiltration using an Amicon PM-10 membrane to obtain a purified endo-β-galactosidase solution.

ゲルイオン交換体クロマトグラムを第2図に示す。第2
図において、(▲)印はエンド−β−ガラクトシダーゼ
の活性を表わし、(○)印はβ−ガラクトシダーゼの活
性を表わし、(●)印はβ‐N-アセチルグルコサミニダ
ーゼの活性を表わす。
The gel ion exchanger chromatogram is shown in FIG. Second
In the figure, (▲) mark represents the activity of endo-β-galactosidase, (◯) mark represents the activity of β-galactosidase, and (●) mark represents the activity of β-N-acetylglucosaminidase.

以上の(i)〜(iii)における精製の結果を第1表に
示す。
Table 1 shows the results of the purification in the above (i) to (iii).

(3)基質の調製 (i)高分子量糖蛋白質は、奇形癌腫(teratocarcinom
a)F9株の幹細胞からの糖蛋白質調製法[J.Biochem.,9
4,799(1983)]に準じて奇形癌腫OTT 6050株の膜よりT
riton X-100による可溶化、パパイン消化、プロナーゼ
消化及びセファデックスG-50によるゲル過を経て調製
した。
(3) Preparation of Substrate (i) High molecular weight glycoprotein is used for teratocarcinom
a) Glycoprotein preparation method from F9 strain stem cells [J. Biochem., 9
4 , 799 (1983)], and T from the membrane of the teratocarcinoma OTT 6050 strain.
It was prepared by solubilization with riton X-100, digestion with papain, digestion with pronase and gel filtration with Sephadex G-50.

セファデックスG-50素通り画分に近い溶出画分を1M NaB
H4、0.05N NaOH溶液中、50℃で15時間処理し、セファデ
ックスG-50による再クロマトグラフィー(0.5M CH3COON
H4緩衝液、pH6.0)により分子量5,000以上の高分子領域
の画分を集めた。
Sephadex G-50 Elution fraction close to the flow-through fraction is 1M NaB
Treat with H 4 in 0.05N NaOH solution at 50 ℃ for 15 hours and re-chromatography with Sephadex G-50 (0.5M CH 3 COON
Fractions in the high molecular weight region with a molecular weight of 5,000 or more were collected with H 4 buffer (pH 6.0).

OTT 6050株200g→グリカン12.3mg 糖組成 (モル比) ガラクトース (1.0) マンノース (0.16) フコース (0.08) グルコサミン (0.81) ガラクトサミン(0.16) シアル酸 (0.21) このグリカンをFukudaの方法[B.B.A.,780,119(198
5)]に従って分析したところ、ポリーN−アセチルラ
クトサミン型糖配列を有していることが判明した。
OTT 6050 strain 200 g → glycan 12.3mg sugar composition (molar ratio) galactose (1.0) mannose (0.16) fucose (0.08) glucosamine (0.81) galactosamine (0.16) sialic acid (0.21) The method of this glycan Fukuda [BBA, 780, 119 (198
5)], it was found to have a poly-N-acetyllactosamine type sugar sequence.

(ii)ガラクトースオキシダーゼNaB3H4標識法Fukudaら
の方法[J.Biol.chem.,254,5458(1979)]に従って非
還元端のガラクトシル基及びN−アセチルガラクトサミ
ニル基をトリチウムで標識した。
(Ii) Galactose oxidase NaB 3 H 4 labeling method According to the method of Fukuda et al. [J. Biol. Chem., 254 , 5458 (1979)], the non-reducing end galactosyl group and N-acetylgalactosaminyl group were labeled with tritium. .

(4)分析法 (i)糖組成 各糖をメタノリシス後、N−アセチルノイラミン酸をシ
アル酸のスタンダードとして用い、Bhatti,T.らの方法
[Biocim.Biophys.Acta.,222,339(1970)]に従い同定
した。
(4) Analytical method (i) Sugar composition After each saccharide was subjected to methanolysis, N-acetylneuraminic acid was used as a standard for sialic acid, and the method of Bhatti, T. et al. [Biocim.Biophys.Acta., 222 , 339 (1970) )].

(ii)アミノ酸分析 試料を6N−塩酸を用いて、105℃で24時間加水分解後、
日立製アミノ酸分析機835型を用いて行った。
(Ii) Amino acid analysis After the sample was hydrolyzed with 6N-hydrochloric acid at 105 ° C for 24 hours,
It was performed using Hitachi's amino acid analyzer model 835.

(iii)メチル化分析 箱守法[J.Biocem.,55,205(1964)]にて行い、部分メ
チル化糖は日立製ガス−マス スペクトロメーター80B
型を用いアルジトールアセテートとして検出した。
(Iii) Methylation analysis The Hakomori method [J. Biocem., 55 , 205 (1964)] was used. The partially methylated sugar was Hitachi Gas-Mass Spectrometer 80B.
It was detected as alditol acetate by using a mold.

(iv)ペーパークロマトグラフィー ワットマンNo.1紙を用い、溶媒系I(酢酸エチル:ピ
リジン:水=12:5:4)で展開した。
(Iv) Paper chromatography Whatman No. 1 paper was used and developed with solvent system I (ethyl acetate: pyridine: water = 12: 5: 4).

(v)薄層クロマトグラフィー メルク製シリカゲルプレートを用い、溶媒系II(n−プ
ロパノール:酢酸エチル:水=7:2:1)又は溶媒系III
(クロロホルム:メタノール:水=65:25:4)で展開し
た。
(V) Thin layer chromatography Solvent system II (n-propanol: ethyl acetate: water = 7: 2: 1) or solvent system III using a Merck silica gel plate.
It was developed with (chloroform: methanol: water = 65: 25: 4).

(vi)エキソグリコシダーゼ活性測定法 反応混合液0.2mlは、0.1Mクエン酸−リン酸緩衝液(pH
6.0)中、各種p−ニトロフェニルグリコシド0.2mgを含
む。反応は37℃で15分間行い、0.1M Na2CO3水溶液2mlで
停止させた。
(Vi) Exoglycosidase activity measurement method 0.2 ml of the reaction mixture was mixed with 0.1 M citrate-phosphate buffer (pH
6.0) contains 0.2 mg of various p-nitrophenyl glycosides. The reaction was carried out at 37 ° C. for 15 minutes and stopped with 2 ml of 0.1 M Na 2 CO 3 aqueous solution.

(5)エンド−β−ガラクトシダーゼ活性測定法 (3)(ii)で調製した[3H]−標識グリカン(25,000
dpm,20μg)を精製酵素液及び0.1Mトリス−塩酸緩衝液
(pH7.5;ガラクトノ−1−5−ラクトン50μg含有)25
μgと合わせ37℃で30分間インキュベートした。エタノ
ール50μlを添加して反応を停止させ、反応混合液をペ
ーパークロマトグラフィーにより分析した。二糖領域の
放射活性は酵素により遊離した放射性物質として示され
る(第3図参照)。第3図において、(●)印はエンド
−β−ガラクトシダーゼ消化の生成物の放射活性の推移
を表わし、Lac及びGalは、それぞれ標準物質として用い
たラクトース及びガラクトースが移動した位置を表わ
す。
(5) Endo-β-galactosidase activity measurement method (3) [ 3 H] -labeled glycan (25,000) prepared in (ii)
dpm, 20 μg) and purified enzyme solution and 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5; containing 50 μg of galactono-1-5-lactone) 25
Incubated for 30 minutes at 37 ° C. together with μg. The reaction was stopped by adding 50 μl of ethanol, and the reaction mixture was analyzed by paper chromatography. The radioactivity in the disaccharide region is shown as the radioactive material released by the enzyme (see Figure 3). In FIG. 3, the mark (●) represents the change in radioactivity of the product of endo-β-galactosidase digestion, and Lac and Gal represent the positions to which lactose and galactose, which were used as standard substances, migrate.

酵素活性は、生成物の量が2,500dpm以下で反応時間が30
分以内の場合、酵素量及び反応時間に比例し、生成物量
2,500dpm/分を得るに要する酵素量を0.1単位とした。
Enzyme activity is 30 d
Within minutes, the amount of product is proportional to the amount of enzyme and the reaction time.
The amount of enzyme required to obtain 2,500 dpm / min was 0.1 unit.

(6)作用及び基質特異性 (i)(3)(ii)で調製した[3H]−標識グリカンを
1N−塩酸を用いて100℃で4時間加水分解後、ペーパー
グロマトグラフィーにより分析したところ、標識物の90
%がガラクトース部位であり、残りがN−アセチルガラ
クトサミン部位であった。
(6) Action and substrate specificity (i) The [ 3 H] -labeled glycan prepared in (3) (ii) was used.
When hydrolyzed with 1N-hydrochloric acid at 100 ° C for 4 hours and then analyzed by paper chromatography, 90
% Were galactose sites and the rest were N-acetylgalactosamine sites.

(5)の活性測定法に準じて標識グリカンに本発明のエ
ンド−β−ガラクトシダーゼを作用させ、二糖領域の放
射活性移動度を確認した。基質としてはp−ニトロフェ
ニルグリコシドを用いた。精製エンド−β−ガラクトシ
ダーゼ中には、β−ガラクトシダーゼ、β−N−アセチ
ルグルコサミニダーゼ、α−N−アセチルガラクトサミ
ニダーゼ、α−マンノシダーゼ、α−ガラクトシダーゼ
及びα−L−フコシダーゼの存在は認められなかった。
また、Fuc α1→2Gal β1→4Glcに作用するα−L−
フコシダーゼの存在も認められなかった。
The endo-β-galactosidase of the present invention was allowed to act on the labeled glycan according to the activity measurement method of (5), and the radioactivity mobility of the disaccharide region was confirmed. P-Nitrophenyl glycoside was used as a substrate. In the purified endo-β-galactosidase, the presence of β-galactosidase, β-N-acetylglucosaminidase, α-N-acetylgalactosaminidase, α-mannosidase, α-galactosidase and α-L-fucosidase was not observed. .
In addition, α-L- acting on Fuc α1 → 2Gal β1 → 4Glc
The presence of fucosidase was also not recognized.

以上のことから精製エンド−β−ガラクトシダーゼは基
質特異性の点で充分に純粋であることがわかった。
From the above, it was found that the purified endo-β-galactosidase was sufficiently pure in terms of substrate specificity.

(ii)高分子量糖蛋白質に精製エンド−β−ガラクトシ
ダーゼを作用させたところ、以下の結果を得た。
(Ii) When the purified endo-β-galactosidase was allowed to act on the high molecular weight glycoprotein, the following results were obtained.

(a)ペーパークロマトグラフィーでラクトースと同一
移動度の生成糖を遊離した。
(A) Paper chromatography released product sugars having the same mobility as lactose.

(b)バイオゲルP-4カラムによるゲル過によりヘキ
ソシル単位の二糖様物質が確認された。
(B) A disaccharide-like substance having a hexosyl unit was confirmed by gel filtration using a Biogel P-4 column.

(c)生成二糖様物質はα−ガラクトシダーゼ(コーヒ
ー豆由来)により完全に加水分解された。
(C) The produced disaccharide-like substance was completely hydrolyzed by α-galactosidase (derived from coffee beans).

(d)生成二糖様物質はβ−ガラクトシダーゼ(ジャッ
ク豆由来)によっては作用を受けなかった。
(D) The produced disaccharide-like substance was not affected by β-galactosidase (derived from jack bean).

以上のことから、該生成二糖様物質は非還元端がα−ガ
ラクトシル残基を有することが判明した。
From the above, it was revealed that the non-reducing end of the produced disaccharide-like substance had an α-galactosyl residue.

(iii)高分子量糖蛋白質(非標識)に精製エンド−β
−ガラクトシダーゼを作用させて非標識二糖を得た。メ
タノリシスとガスクロマトグラフィーでガラクトースが
唯一の糖成分であることが確認された。メチル化分析で
2,3,4,6−テトラ−O−メチルガラクトースと2,4,6−ト
リ−O−メチルガラクトースが1:1の比率で検出され
た。
(Iii) Purified endo-β on high molecular weight glycoprotein (unlabeled)
-Galactosidase was allowed to act to obtain unlabeled disaccharide. It was confirmed by methanolysis and gas chromatography that galactose was the only sugar component. By methylation analysis
2,3,4,6-Tetra-O-methylgalactose and 2,4,6-tri-O-methylgalactose were detected in a ratio of 1: 1.

以上のことから、該二糖はGal α1→3Galの構造を有す
ることが判明した。
From the above, it was revealed that the disaccharide has a structure of Gal α1 → 3Gal.

(iv)ウシチログロブリン由来の複合型グリコペプチド
(この基質中のトリマンノスルコアにGal α1→3Gal
β1→4GlcNAc配列が存在する。)に精製エンド−β−
ガラクトシダーゼを作用させたところ、該酵素2.24μg
により90%の放射活性を生成物中に認めた。この生成物
は、バイオゲルP-4カラムによるクロマトグラフィー及
びペーパークロマトグラフィーでGal α1→3Galと同一
の挙動を示し、α−ガラクトシダーゼにより完全に加水
分解され、Gal α1→3Galであることが確認された。
(Iv) Complex glycopeptide derived from bovine thyroglobulin (Gal α1 → 3Gal was added to the trimannosulcore in this substrate)
There is a β1 → 4GlcNAc sequence. ) To purified endo-β-
When galactosidase was allowed to act, 2.24 μg of the enzyme
90% of the radioactivity was found in the product. This product showed the same behavior as Gal α1 → 3Gal by chromatography on Biogel P-4 column and paper chromatography, and was confirmed to be Gal α1 → 3Gal by being completely hydrolyzed by α-galactosidase. .

以上のことから、本発明のエンド−β−ガラクトシダー
ゼは、Gal α1→3Gal β1→4GlcNAc配列に作用してGa
l β1→4GlcNAc結合を切断することが判明した。
From the above, the endo-β-galactosidase of the present invention acts on the Gal α1 → 3Gal β1 → 4GlcNAc sequence to produce Ga
It was found to cleave the lβ1 → 4GlcNAc bond.

(v)精製エンド−β−ガラクトシダーゼをペンタグリ
コシルセラミド(Gal α1→3Gal β1→4GlcNAcβ1→
3Gal β1→4Glc-Cer)に作用させたところ、完全にト
リグリコシルセラミド(GlcNAcβ1→3Gal β1→4Glc-
Cer)に変換された。
(V) The purified endo-β-galactosidase was converted to pentaglycosylceramide (Gal α1 → 3Gal β1 → 4GlcNAcβ1 →
When treated with 3Gal β1 → 4Glc-Cer, it was completely triglycosylceramide (GlcNAcβ1 → 3Gal β1 → 4Glc-
Cer) was converted to.

しかしながら、精製エンド−β−ガラクトシダーゼはヒ
トB型赤血球由来のポリ−N−アセチルラクトサミン型
グリカンやGal α1→3(Fucα1→2)Gal β1→4Gl
cNAcβ1→3ヘキセン−1,2,5,6テトロールには作用し
なかった。
However, the purified endo-β-galactosidase is poly-N-acetyllactosamine-type glycan derived from human type B erythrocytes and Gal α1 → 3 (Fucα1 → 2) Gal β1 → 4Gl.
It did not act on cNAcβ1 → 3 hexene-1,2,5,6 tetrol.

以上のことから、本発明のエンド−β−ガラクトシダー
ゼは、血液型抗原A及びBに作用するエンド−β−ガラ
クトシダーゼとは異なること、並びにグロボトリオース
(Gal α1→4Gal β1→4Glc)は本発明の酵素の基質
とはなり得ないことが判明した。
From the above, the endo-β-galactosidase of the present invention is different from the endo-β-galactosidase acting on blood group antigens A and B, and globotriose (Gal α1 → 4Gal β1 → 4Glc) is an enzyme of the present invention. It was found that it could not be a substrate of.

[発明の効果] 本発明によれば、新規エンド−β−ガラクトシダーゼを
提供することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a novel endo-β-galactosidase can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はゲル過のクロマトグラムを、第2図はゲルイ
オン交換体クロマトグラムを、第3図はペーパークロマ
トグラフィーによる分析結果を示す。
FIG. 1 shows a gel permeation chromatogram, FIG. 2 shows a gel ion exchanger chromatogram, and FIG. 3 shows an analysis result by paper chromatography.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】次の理化学的性質: 基質特異性:複合糖質の、末端に少なくともGal α1→
3Gal β1→4GlcNAc配列を有する部分に作用してGal β
1→4GlcNAc結合を切断するが、末端に少なくともGal
α1→3(Fuc α1→2)Gal β1→4GlcNAc配列を有
する部分には作用しない、 至適pH及び安定pH範囲: 至適pH:約7.5 pH5.0及びpH8.5で酵素活性が約50%低下する、 を有することを特徴とするエンド−β−ガラクトシダー
ゼ。
1. The following physicochemical properties: Substrate specificity: At least Gal α1 at the terminal of glycoconjugate →
3Gal β1 → Gal β acting on 4GlcNAc sequence
1 → 4 GlcNAc bond is cleaved, but at least Gal at the end
α1 → 3 (Fuc α1 → 2) Gal β1 → 4 Does not act on the part with GlcNAc sequence. Optimal pH and stable pH range: Optimal pH: about 7.5 Enzyme activity is about 50% at pH 5.0 and pH 8.5. An endo-β-galactosidase characterized by having a decrease.
【請求項2】Clostridium属に属するエンド−β−ガラ
クトシダーゼ生産菌又はその変異株を培養し、培養物か
ら次の理化学的性質を有するエンド−β−ガラクトシダ
ーゼを採取することを特徴とするエンド−β−ガラクト
シダーゼの製造法。 基質特異性:複合糖質の、末端に少なくともGel α1→
3Gal β1→4GlcNAc配列を有する部分に作用してGal β
1→4GlcNAc結合を切断するが、末端に少なくともGal
α1→3(Fuc α1→2)Gal β1→4GlcNAc配列を有
する部分には作用しない。 至適pH及び安定pH範囲: 至適pH:約7.5 pH5.0及びpH8.5で酵素活性が約50%低下する。
2. An endo-β characterized in that an endo-β-galactosidase-producing bacterium belonging to the genus Clostridium or a mutant strain thereof is cultured, and endo-β-galactosidase having the following physicochemical properties is collected from the culture. -A method for producing galactosidase. Substrate specificity: at least Gel α1 at the end of glycoconjugate →
3Gal β1 → Gal β acting on 4GlcNAc sequence
1 → 4 GlcNAc bond is cleaved, but at least Gal at the end
It does not act on the portion having α1 → 3 (Fuc α1 → 2) Gal β1 → 4GlcNAc sequence. Optimum pH and stable pH range: Optimum pH: Approximately 7.5 At pH 5.0 and pH 8.5, enzyme activity decreases by approximately 50%.
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