JPH10271991A - New saccharide hydrolase - Google Patents

New saccharide hydrolase

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JPH10271991A
JPH10271991A JP9098104A JP9810497A JPH10271991A JP H10271991 A JPH10271991 A JP H10271991A JP 9098104 A JP9098104 A JP 9098104A JP 9810497 A JP9810497 A JP 9810497A JP H10271991 A JPH10271991 A JP H10271991A
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JP
Japan
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lacto
bioside
bond
enzyme
sugar
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Application number
JP9098104A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Yamagishi
政昭 山岸
Kazuo Oishi
一男 大石
Toshiya Ota
俊也 太田
Yoshiyuki Totsuka
好之 戸塚
Yasuichi Usui
泰市 碓氷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shizuoka Prefecture
Original Assignee
Shizuoka Prefecture
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject new enzyme for synthesis, etc., of sugar chain, having action forming β1-lacto-N-bioside bond from a lactoN-bioside compound derived from a microorganism of the genus Aureobacterium and a sugar receptor and useful for analysis, etc., of sugar chain function. SOLUTION: This new exo type saccharide hydrolase has action forming β1-3 lacto-N bioside bond (Gal β1-3GlcNAc β1-3R) from a lacto-N-bioside compound derived from a microorganism belonging to the genus Aureobacterium and a sugar receptor and is useful for synthesis, etc., of saccharide having β1-3-lacto-N-bioside bond which is sugar chain necessary to elucidate function of sugar chain in sugar protein and sugar lipid. The enzyme is obtained by culturing Aureobacterium sp. L-101 (FERM P-16163), subjecting the culture solution to centrifugal separation, using supernatant as a crude enzyme solution, salting out the crude enzyme solution with ammonium sulfate, separating precipitation and subjecting the precipitation to purification by affinity chromatography with a mucin immobilization column.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なエキソラク
ト−N−ビオヒドラーゼ、および当該酵素を用いるβ1
−3ラクト−N−ビオシド結合を有する糖質の製造方法
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel exolacto-N-biohydrolase, and to β1 using the enzyme.
The present invention relates to a method for producing a saccharide having a -3 lacto-N-bioside bond.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、糖蛋白質および糖脂質中の糖鎖に
関しては多くの報告においてその重要性が指摘されてい
る(木幡陽、有機合成化学、第50巻第5号、451〜
463(1992))。そのような糖鎖の機能を解明し
ていくためには、糖鎖の構造を正確に決定するととも
に、明らかにされた糖鎖構造をもとにその糖鎖を合成す
ることも必要となってくる。
2. Description of the Related Art In recent years, the importance of sugar chains in glycoproteins and glycolipids has been pointed out in many reports (Kibata Yo, Organic Synthetic Chemistry, Vol. 50, No. 5, 451-451).
463 (1992)). In order to elucidate the functions of such sugar chains, it is necessary to accurately determine the structure of the sugar chain and to synthesize the sugar chain based on the revealed sugar chain structure. come.

【0003】従来、複雑な糖鎖を合成する方法として
は、反応に関与しない水酸基を完璧に保護した受容体糖
に対して、1位を活性化した糖を反応させるという化学
合成法が採用されてきた(K. Toshimaおよび K. Tatsut
a, Chem. Rev., 93, 1503-1531(1993) )。しかしこの
ような化学合成法は工程数が多く、工業的生産への応用
には適さないため、近年、2糖あるいは3糖のオリゴ糖
ブロックをつなぎ合わせるブロック合成法が発展しつつ
ある。しかし、ブロック合成法でも、ブロック同士をつ
なぎ合わせるためには化学合成的手法が採用されている
のが現状である。化学合成法の場合、前述したように結
合に関与しない水酸基は予め保護しておく必要があり、
工業的生産には極めて不利である。もし酵素的に、オリ
ゴ糖ブロック同士をつなぎ合わせることができれば、産
業上極めて有用な技術となり得ることが期待され、その
ような酵素の発見が求められていた。
Heretofore, as a method for synthesizing a complex sugar chain, a chemical synthesis method has been adopted in which a sugar activated at the 1-position is reacted with an acceptor saccharide in which a hydroxyl group not involved in the reaction is completely protected. (K. Toshima and K. Tatsut
a, Chem. Rev., 93, 1503-1531 (1993)). However, since such a chemical synthesis method has many steps and is not suitable for application to industrial production, a block synthesis method for connecting disaccharide or trisaccharide oligosaccharide blocks has recently been developed. However, even in the block synthesis method, a chemical synthesis method is currently used to connect blocks. In the case of the chemical synthesis method, it is necessary to protect the hydroxyl group not involved in the bond as described above in advance,
It is extremely disadvantageous for industrial production. If the oligosaccharide blocks can be joined together enzymatically, it is expected that this would be a very useful technology in industry, and the discovery of such an enzyme has been demanded.

【0004】例えば、特開平6−153944、特開平
5−252946および特開平8−53487には、ス
トレプトミセス(Streptomyces)属由来のエキソラクト
−N−ビオヒドラーゼが報告されており、さらに最近に
なって、ストレプトミセス(Streptomyces)属由来のエ
キソラクト−N−ビオヒドラーゼを用いることにより、
Galβ1−3GlcNAc(ラクト−N−ビオース)
の2糖ブロックをガラクトースに転移させ得ることが報
告されている(特願平8−70892)。この反応で
は、Galβ1−3GlcNAcがガラクトースにβ1
−6結合した3糖が主生成物として得られた。
For example, JP-A-6-153944, JP-A-5-252946 and JP-A-8-53487 report exolacto-N-biohydrolase derived from Streptomyces genus, and more recently, By using exolacto-N-biohydrolase from the genus Streptomyces,
Galβ1-3GlcNAc (lacto-N-biose)
Is reported to be able to transfer the disaccharide block to galactose (Japanese Patent Application No. 8-70892). In this reaction, Galβ1-3GlcNAc was converted to galactose by β1
The -6 linked trisaccharide was obtained as the main product.

【0005】一方、天然の糖蛋白質あるいは糖脂質中の
糖鎖の中には、ラクト−N−ビオースがβ1−3結合で
結合した糖鎖が多く見出されている。しかしながら、前
述のストレプトミセス(Streptomyces)sp. 142株由
来のエキソラクト−N−ビオヒドラーゼを用いた反応で
は、ラクト−N−ビオースをβ1−3結合で転移させる
ことはできなかった。
[0005] On the other hand, among sugar chains in natural glycoproteins or glycolipids, many sugar chains in which lacto-N-biose is linked by β1-3 bonds are found. However, in the above-described reaction using exolacto-N-biohydrolase derived from Streptomyces sp. 142 strain, lacto-N-biose could not be transferred by β1-3 bond.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】これまでの研究から、
加水分解酵素を用いた転移反応によりオリゴ糖を酵素合
成する場合は、その酵素が切断しやすい結合が転移反応
によっても生成しやすいということが分かっている(藤
本浩他、応用糖質科学、第43巻、265−272(1
996))。即ち、上記の反応の場合、Galβ1−3
GlcNAcという2糖ブロックをβ1−3結合により
ガラクトースに転移させるには、Galβ1−3Glc
NAcβ1−3Galという3糖の還元末端側のGlc
NAcβ1−3Gal結合を加水分解する酵素が必要で
ある。特願平8−70892において用いた酵素は、市
販されているストレプトミセス(Streptomyces)sp. 1
42株由来のエキソラクト−N−ビオヒドラーゼであっ
たが、その加水分解の結合特異性は極めて高いというわ
けではなかった。従って、上記のエキソラクト−N−ビ
オヒドラーゼは、反応性の高い一級水酸基に結合して、
β1−6結合を主に生成したものを思われる。
[Problems to be solved by the invention]
It has been shown that when an oligosaccharide is synthesized by a transfer reaction using a hydrolase, a bond that is easily cleaved by the enzyme is also easily formed by the transfer reaction (Hiro Fujimoto et al., Applied Glycoscience, No. 43 volumes, 265-272 (1
996)). That is, in the case of the above reaction, Galβ1-3
To transfer a disaccharide block called GlcNAc to galactose by β1-3 bond, use Galβ1-3Glc.
Glc on the reducing end side of the trisaccharide named NAcβ1-3Gal
An enzyme that hydrolyzes the NAcβ1-3Gal bond is required. The enzyme used in Japanese Patent Application No. 8-70892 is commercially available Streptomyces sp.
Although it was exolacto-N-biohydrolase from 42 strains, the binding specificity of its hydrolysis was not extremely high. Therefore, the above exolacto-N-biohydrolase binds to a highly reactive primary hydroxyl group,
It seems that the β1-6 bond was mainly generated.

【0007】上記の観点から、β1−3結合の転移生成
物を酵素合成するにはβ1−3結合を高い選択性で加水
分解するエキソラクト−N−ビオヒドラーゼを探索する
ことが必要とされた。
[0007] In view of the above, it was necessary to search for an exolacto-N-biohydrolase that hydrolyzes a β1-3 bond with high selectivity for enzymatic synthesis of a β1-3 bond transfer product.

【0008】即ち、本発明の目的の一つは、β1−3結
合を高い選択性で加水分解する新規なエキソラクト−N
−ビオヒドラーゼを提供することである。本発明の別の
目的は、上記のエキソラクト−N−ビオヒドラーゼを用
いることを特徴とするβ1−3ラクト−N−ビオシド結
合を有する糖質の製造方法を提供することである。
That is, an object of the present invention is to provide a novel exolacto-N which hydrolyzes the β1-3 bond with high selectivity.
-To provide biohydrolase. Another object of the present invention is to provide a method for producing a saccharide having a β1-3 lacto-N-bioside bond, which comprises using the above exolacto-N-biohydrolase.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ラクト−
N−ビオシド結合を加水分解するエキソラクト−N−ビ
オヒドラーゼを鋭意探索した結果、目的とするエキソラ
クト−N−ビオヒドラーゼを見出した。さらに、本発明
者らは、この酵素を用いてパラニトロフェニル−β−D
−ラクト−N−ビオシド(Galβ1−3GlcNAc
β−pNP)を糖供与体として転移反応を行うと、Ga
lβ1−3GlcNAcβ1−3結合した3糖が得られ
ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have developed a lacto-
As a result of intensive search for an exolacto-N-biohydrolase that hydrolyzes an N-bioside bond, a target exolacto-N-biohydrolase was found. In addition, we have used this enzyme to make paranitrophenyl-β-D
-Lacto-N-bioside (Galβ1-3GlcNAc
When β-pNP) is used as a sugar donor for a transfer reaction, Ga
It has been found that lβ1-3GlcNAcβ1-3-linked trisaccharide can be obtained, and the present invention has been completed.

【0010】即ち、本発明の第1の側面によれば、ラク
ト−N−ビオシド化合物と糖受容体とからβ1−3ラク
ト−N−ビオシド結合(Galβ1−3GlcNAcβ
1−3R)を形成する作用を有するエキソ型糖質加水分
解酵素が提供される。本発明の第2の側面によれば、上
記のエキソ型糖質加水分解酵素を用いることを特徴とす
る、β1−3ラクト−N−ビオシド結合を有する糖質の
製造方法が提供される。
That is, according to the first aspect of the present invention, a β1-3 lacto-N-bioside bond (Galβ1-3GlcNAcβ) is formed from a lacto-N-bioside compound and a sugar acceptor.
An exo-type saccharide hydrolase having an action of forming 1-3R) is provided. According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a saccharide having a β1-3 lacto-N-bioside bond, characterized by using the above exo-type saccharide hydrolase.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明で使用する菌株は、β1−3結合でラクト
−N−ビオシド結合を形成する酵素を産生する能力を有
する菌株であれば、いかなる菌株であってもよく、また
これらの株の変異株であってもよい。このような酵素の
産生能を有する菌株は、エキソラクト−N−ビオヒドラ
ーゼ活性測定によるスクリーニングを行うことにより単
離することができる。このような酵素の生産能を有する
菌株の一例としては、オーレオバクテリウム(Aureobac
terium)L101が挙げられる。本菌株は、Aureobacte
riumと表示され、茨城県つくば市東1丁目1番3号の通
商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所に、199
7年3月27日に受託番号FERM P−16163と
して寄託されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The strain used in the present invention may be any strain as long as it has the ability to produce an enzyme that forms a lacto-N-bioside bond by β1-3 bond, and mutants of these strains may be used. There may be. A strain capable of producing such an enzyme can be isolated by performing screening by measuring exolacto-N-biohydrolase activity. An example of a strain capable of producing such an enzyme is Aureobacterium (Aureobacterium).
terium) L101. This strain is Aureobacte
rium, and entered the Institute of Biotechnology and Industrial Technology at the Institute of Industrial Science and Technology of the Ministry of International Trade and Industry at 1-3 1-3 Higashi, Tsukuba, Ibaraki Prefecture.
Deposited on March 27, 2007 under accession number FERM P-16163.

【0012】本発明のエキソラクト−N−ビオヒドラー
ゼは、例えば上述した菌を栄養培地中で培養し、該培養
物から酵素を単離することにより得られる。菌株を培養
する際に使用する培地としては、通常の微生物の培養に
用いられる炭素源、窒素源、無機質、金属塩を含むもの
であればよく、特に限定されるものではない。例えば、
炭素源としては、グリセロール、グルコース、ガラクト
ース、マルトース、ラクトース、フコース、ムチンなど
を利用できる。窒素源としては、酵母エキス、ペプト
ン、コーンスティープリカー、肉エキス、脱脂大豆、硫
酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどを利用できる。
また、無機質、金属塩としては、リン酸塩、カリウム
塩、マグネシウム塩、亜鉛塩などを利用できる。
The exolacto-N-biohydrolase of the present invention can be obtained, for example, by culturing the above-mentioned bacteria in a nutrient medium and isolating the enzyme from the culture. The medium used for culturing the strain is not particularly limited as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic substance, and a metal salt used for culturing ordinary microorganisms. For example,
Glycerol, glucose, galactose, maltose, lactose, fucose, mucin and the like can be used as the carbon source. As the nitrogen source, yeast extract, peptone, corn steep liquor, meat extract, defatted soybean, ammonium sulfate, ammonium chloride and the like can be used.
Further, phosphates, potassium salts, magnesium salts, zinc salts and the like can be used as the inorganic and metal salts.

【0013】培養温度は、一般的には20〜40℃、好
ましくは25〜30℃であり、培地のpHは、一般的に
は6.0〜7.5、好ましくは6.5〜7.0であり、
1〜5日の通気撹拌培養で培養できる。培養条件は、菌
株の種類、培地組成などに応じて、エキソラクト−N−
ビオヒドラーゼの生産量が最大になるように設定するこ
とが好ましく、これは当業者の通常の知識の範囲内のも
のである。
The culturing temperature is generally 20 to 40 ° C., preferably 25 to 30 ° C., and the pH of the medium is generally 6.0 to 7.5, preferably 6.5 to 7.5. 0,
Culture can be performed by aeration and agitation culture for 1 to 5 days. The culturing conditions may vary depending on the type of the strain, the composition of the medium, and the like.
Preferably, the setting is such that the production of biohydrase is maximized, which is within the ordinary knowledge of a person skilled in the art.

【0014】本酵素は、本来菌体内酵素であるが、培養
条件を調整することにより、培養上清中に放出させるこ
ともできる。この場合、培養上清から通常用いられる精
製手段により本酵素を精製することができる。例えば、
塩析、アフィニティクロマトグラフィー、イオン交換ク
ロマトグラフィー、ゲル濾過などにより精製を行い、S
DS電気泳動において単一バンドを示すまで精製するこ
とができる。
This enzyme is originally an intracellular enzyme, but it can be released into the culture supernatant by adjusting the culture conditions. In this case, the present enzyme can be purified from the culture supernatant by a commonly used purification means. For example,
Purification by salting out, affinity chromatography, ion exchange chromatography, gel filtration, etc.
It can be purified to show a single band in DS electrophoresis.

【0015】本発明のエキソラクト−N−ビオヒドラー
ゼの酵素化学的性質および理化学的性質は次の通りであ
る。 (1)作用:エキソラクト−N−ビオシド結合に作用し
て、ラクト−N−ビオースを遊離する。 (2)基質特異性:ラクト−N−テトラオース(Gal
β1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc)
に作用してラクト−N−ビオースおよびラクトースを遊
離する。パラニトロフェニル−β−D−ラクト−N−ビ
オシドに作用してラクト−N−ビオースおよびパラニト
ロフェノールを遊離する; (3)分子量:SDS−PAGEで測定して約120,
000; (4)至適pHおよびpH安定性:pH5.5〜6.0
に至適pHを有し、30℃にて1時間インキュベートす
るという条件下では、pH6.0〜9.0の間で安定で
ある; (5)至適温度:作用至適温度は50℃であり、pH
5.5における30分のインキュベートでは、37℃ま
で安定である; (6)等電点:4.0〜4.5; (7)Km:4mM(pNP−ラクト−N−ビオシドを
基質として)
The enzymatic and physicochemical properties of the exolacto-N-biohydrolase of the present invention are as follows. (1) Action: Acts on an exolacto-N-bioside bond to release lacto-N-biose. (2) Substrate specificity: lacto-N-tetraose (Gal
β1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc)
To release lacto-N-biose and lactose. Acts on paranitrophenyl-β-D-lacto-N-bioside to release lacto-N-biose and paranitrophenol; (3) Molecular weight: about 120, as determined by SDS-PAGE.
000; (4) Optimum pH and pH stability: pH 5.5 to 6.0
It has an optimum pH and is stable between pH 6.0 and 9.0 under the condition of incubating at 30 ° C. for 1 hour. (5) Optimum temperature: The optimum temperature of action is 50 ° C. Yes, pH
30 min incubation at 5.5 is stable up to 37 ° C .; (6) Isoelectric point: 4.0-4.5; (7) Km: 4 mM (using pNP-lacto-N-bioside as substrate)

【0016】(8)酵素活性の測定:エキソラクト−N
−ビオヒドラーゼ活性の測定は以下の通りに行った。2
mMのpNP−ラクト−N−ビオシド(50mM酢酸緩
衝液(pH5.5)に溶解)を基質とし、基質溶液20
0μlに酵素液50μlを加え、37℃で10分間反応
させる。反応後、0.2Mの炭酸ナトリウム溶液1.0
mlを加えて反応を停止し、さらに蒸留水2.0mlを
加えて、405nmの吸光度を測定した。このような条
件下で、1分間に1μmolのp−ニトロフェノールを
生成する酵素を1単位(unit)とした。
(8) Measurement of enzyme activity: Exolact-N
-The measurement of biohydrolase activity was performed as follows. 2
mM pNP-lacto-N-bioside (dissolved in 50 mM acetate buffer (pH 5.5)) as a substrate,
50 μl of the enzyme solution is added to 0 μl, and reacted at 37 ° C. for 10 minutes. After the reaction, 0.2 M sodium carbonate solution 1.0
The reaction was stopped by adding 0.1 ml of distilled water, and 2.0 ml of distilled water was further added, and the absorbance at 405 nm was measured. Under such conditions, an enzyme that produces 1 μmol of p-nitrophenol per minute was defined as one unit.

【0017】本発明のエキソラクト−N−ビオヒドラー
ゼを用いて、ラクト−N−ビオシド結合を有するオリゴ
糖を酵素合成する反応における糖供与体としては、ラク
ト−N−ビオースがβ結合で結合しているグリコシド化
合物であればよく、アグリコン側の構造に限定されるも
のではない。例えば、パラニトロフェニル−β−D−ラ
クト−N−ビオシド、オルトニトロフェニル−β−D−
ラクト−N−ビオシドのようなグリコシド類あるいはG
alβ1−3GlcNAcβ1−3Galのような3糖
であってもその非還元末端のGalβ1−3GlcNA
c残基が転移される。
As a sugar donor in a reaction for enzymatically synthesizing an oligosaccharide having a lacto-N-bioside bond using the exo-lacto-N-biohydrolase of the present invention, lacto-N-biose is linked by a β bond. The glycoside compound may be a glycoside compound, and is not limited to the structure on the aglycone side. For example, paranitrophenyl-β-D-lacto-N-bioside, orthonitrophenyl-β-D-
Glycosides such as lacto-N-bioside or G
Galβ1-3GlcNA at the non-reducing end even of a trisaccharide such as alβ1-3GlcNAcβ1-3Gal
The c residue is transferred.

【0018】上記のような転移反応によって合成された
オリゴ糖においては、Galβ1−3GlcNAc残基
がβ1−3結合で転移した化合物が生成物として得られ
る。
In the oligosaccharide synthesized by the above transfer reaction, a compound in which a Galβ1-3GlcNAc residue is transferred by β1-3 bond is obtained as a product.

【0019】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に例示説明するが、本発明は以下の実施例の範囲のみに
限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples, but the present invention is not limited to only the scope of the following examples.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

実施例1:微生物のスクリーニングおよび単離 スクリーニング培地(ムチン(0.5%)、NH4NO3
(0.4%)、KH2PO4(0.15%)、Na2HP
4・12H2O(0.15%)、MgSO4・7H2
(0.02%)、FeSO4・7H2O(0.0001
%)、CaCl2・2H2O(0.001%)、酵母エキ
ス(0.05%)および寒天(1.5%)、pH7.
0)に水質あるいは土壌の希釈液を塗布し、30℃で3
日間培養した後、生じたコロニー(120個)を単離し
た。1.0mMのp−ニトロフェニル(pNP)ラクト
−N−ビオシドを含む0.5%酵母エキス活性検定液を
50μlずつ96穴マイクロプレートに分注し、単離し
たコロニーをマイクロプレートに接種した。酵素の生産
性は、生じた黄色の呈色の有無によって判定した。この
結果、L−101、L−102、L−104、L−11
2およびL−118の5菌株に活性が確認された。
Example 1: Screening and isolation screening media of the microorganism (mucin (0.5%), NH 4 NO 3
(0.4%), KH 2 PO 4 (0.15%), Na 2 HP
O 4 · 12H 2 O (0.15 %), MgSO 4 · 7H 2 O
(0.02%), FeSO 4 · 7H 2 O (0.0001
%), CaCl 2 .2H 2 O (0.001%), yeast extract (0.05%) and agar (1.5%), pH 7.0.
Apply water or soil diluent to 0)
After culturing for one day, the resulting colonies (120) were isolated. A 0.5% yeast extract activity assay solution containing 1.0 mM p-nitrophenyl (pNP) lacto-N-bioside was dispensed in 50 μl portions into a 96-well microplate, and the isolated colonies were inoculated on the microplate. The productivity of the enzyme was determined by the presence or absence of the generated yellow color. As a result, L-101, L-102, L-104, L-11
Activity was confirmed in 2 and 5 strains of L-118.

【0021】上記の5菌株について、スクリーニング培
地と同じ組成の液体培地に植菌し、30℃で28時間培
養後、上清と菌体を分離した。菌体は、洗浄後、酢酸緩
衝液(pH6.0)4mlに懸濁し、これにトルエン
0.2ml(1/20容量)を加えて、20秒間激しく
懸濁し、酵素活性を測定した。結果を表1に示す。
The above five strains were inoculated in a liquid medium having the same composition as the screening medium, cultured at 30 ° C. for 28 hours, and the supernatant was separated from the cells. After washing, the cells were suspended in 4 ml of an acetate buffer (pH 6.0), and 0.2 ml (1/20 volume) of toluene was added thereto. The suspension was vigorously suspended for 20 seconds, and the enzyme activity was measured. Table 1 shows the results.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】表1の結果から分かるように、上記の5菌
株は、菌体外および菌体内に酵素を生産していた。また
5菌株のコロニーの形状などから、類似の菌と推定され
たことから、L−101菌株を以下の実験に使用した。
なお、L−101株は受託番号FERM P−1616
3として、通産商業省工業技術院生命工学工業技術研究
所に寄託されている。
As can be seen from the results shown in Table 1, the above five strains produced enzymes extracellularly and intracellularly. In addition, the L-101 strain was used in the following experiments because it was presumed to be similar from the shape of the colonies of the five strains.
The L-101 strain has the accession number FERM P-1616.
No. 3 is deposited at the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry.

【0024】実施例2:微生物の培養条件の検討(酵素
生産性に及ぼす酵母エキスの影響) ムチン(1.0%)、NH4NO3(0.4%)、KH2
PO4(0.15%)、Na2HPO4・12H2O(0.
15%)、MgSO4・7H2O(0.02%)、FeS
4・7H2O(0.0001%)、CaCl2・2H2
(0.001%)に、酵母エキス(0%、0.2%また
は0.5%)を加えて、pH7.0とした培地を作製
し、植菌した後、30℃にて22時間培養した。遠心分
離により上清と菌体に分け、それぞれ酵素活性を測定し
た。得られた結果を表2に示す。
Example 2 Examination of Culture Conditions of Microorganism (Effect of Yeast Extract on Enzyme Productivity) Mucin (1.0%), NH 4 NO 3 (0.4%), KH 2
PO 4 (0.15%), Na 2 HPO 4 .12H 2 O (0.
15%), MgSO 4 · 7H 2 O (0.02%), FeS
O 4 · 7H 2 O (0.0001 %), CaCl 2 · 2H 2 O
(0.001%) to which a yeast extract (0%, 0.2% or 0.5%) was added to prepare a medium having a pH of 7.0, inoculated, and cultured at 30 ° C. for 22 hours. did. The supernatant and the cells were separated by centrifugation, and the enzyme activities were measured. Table 2 shows the obtained results.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】表2の結果から分かるように、L−101
株は、ムチンが存在しても酵母エキスを添加しない場合
は、酵素生産性が非常に低く、酵母エキスが酵素生産に
大きく影響することが示された。
As can be seen from the results in Table 2, L-101
When no yeast extract was added to the strain even when mucin was present, the enzyme productivity was very low, indicating that the yeast extract greatly affected the enzyme production.

【0027】実施例3:L−101菌株の同定 L−101菌株は、多形性を示す無芽胞のグラム陽性桿
菌であり、その菌学的性質は下記の表3に示すように、
好気性で移動性はなく、OFテストが酸化性、細胞壁ペ
プチドグリカンのジアミノ酸がD−オルニチンであり、
イソプレノイドキノンがメナキノン−12.−13.−
11、GC含量が69%であることなどから、Aureobac
terium属に属する細菌であると同定され、Aureobacteri
um sp.L−101と命名した。
Example 3 Identification of L-101 Strain The L-101 strain is a non-spore-forming gram-positive bacillus exhibiting polymorphism, and its bacteriological properties are shown in Table 3 below.
Aerobic, non-mobile, OF test oxidative, cell wall peptidoglycan diamino acid is D-ornithine,
12. Isoprenoid quinone is menaquinone-12. -13. −
11. Since the GC content is 69%,
Aureobacteri was identified as a bacterium belonging to the genus terium.
um sp. L-101.

【0028】[0028]

【表3】 [Table 3]

【0029】実施例4:菌の培養 Aureobacterium sp.L−101(FERM P−161
63)を、ムチン(豚胃)(0.5%)、NH4NO
3(0.4%)、KH2PO4(0.15%)、Na2HP
4・12H2O(0.15%)、MgSO4・7H2
(0.02%)、FeSO4・7H2O(0.0001
%)、CaCl2・2H2O(0.001%)および酵母
エキス(1.0%)を含む3Lの液体培地(pH7.
0)を用いて30℃にて24時間培養した。培養後、遠
心分離により菌体を分離し、上清を粗酵素液として得
た。
Example 4: Culture of bacteria Aureobacterium sp. L-101 (FERM P-161)
63) with mucin (porcine stomach) (0.5%), NH 4 NO
3 (0.4%), KH 2 PO 4 (0.15%), Na 2 HP
O 4 · 12H 2 O (0.15 %), MgSO 4 · 7H 2 O
(0.02%), FeSO 4 · 7H 2 O (0.0001
%), CaCl 2 .2H 2 O (0.001%) and yeast extract (1.0%) in a 3 L liquid medium (pH 7.0).
0) was cultured at 30 ° C. for 24 hours. After the culture, the cells were separated by centrifugation, and the supernatant was obtained as a crude enzyme solution.

【0030】実施例5:酵素の精製 実施例4で得た粗酵素液に65%になるように硫酸アン
モニウムを加えて、生じた沈殿を遠心分離し、ペレット
を得た。ペレットを0.01Mリン酸ナトリウム緩衝液
(pH7.0、0.5MのNaClを含む)に溶解し、
遠心分離により不溶物を除去後、0.01Mリン酸ナト
リウム緩衝液(pH7.0)に対して透析を行った。次
いで、この酵素液を豚の胃のムチンから調製したカラム
を用いてアフィニティークロマトグラフィーを行った。
即ち、ムチン(豚胃、和光製)をリガンドとして、ホル
ミルセルロファイン固定化担体に結合し、カラムに充填
した。カラムは、50mMリン酸ナトリウム緩衝液(p
H7.0)で平衡化した後、透析液を添加し、カラム容
量の5倍量の同緩衝液で洗浄した。次いで、塩化ナトリ
ウム0〜0.4Mを含む50mMのリン酸ナトリウム緩
衝液を流すことにより、エキソラクト−N−ビオヒドラ
ーゼを含む画分を得た。ムチンアフィニティークロマト
グラフィーの結果を図1に示す。
Example 5 Purification of Enzyme Ammonium sulfate was added to the crude enzyme solution obtained in Example 4 to a concentration of 65%, and the resulting precipitate was centrifuged to obtain a pellet. Dissolve the pellet in 0.01 M sodium phosphate buffer (pH 7.0, containing 0.5 M NaCl)
After removing insolubles by centrifugation, dialysis was performed against a 0.01 M sodium phosphate buffer (pH 7.0). Then, the enzyme solution was subjected to affinity chromatography using a column prepared from mucin of pig stomach.
That is, mucin (porcine stomach, manufactured by Wako) was used as a ligand, bound to a formyl cellulofine-immobilized carrier, and packed into a column. The column is a 50 mM sodium phosphate buffer (p
After equilibration with H7.0), a dialysate was added, and the column was washed with 5 times the column volume of the same buffer. Subsequently, a fraction containing exolacto-N-biohydrolase was obtained by flowing a 50 mM sodium phosphate buffer solution containing 0 to 0.4 M of sodium chloride. Fig. 1 shows the results of mucin affinity chromatography.

【0031】上記画分を65%飽和硫酸アンモニウム液
として、得られた沈殿を10mMリン酸ナトリウム緩衝
液(pH7.0)に対して透析した。この透析液は、予
め50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)で平
衡化したMonoQカラムに添加し、カラムを塩化ナト
リウム0〜0.5Mの濃度勾配で溶離することによりエ
キソラクト−N−ビオヒドラーゼ画分を得た。この陰イ
オン交換クロマトグラフィーの結果を図2に示す。
Using the above fraction as a 65% saturated ammonium sulfate solution, the obtained precipitate was dialyzed against a 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0). This dialysate was added to a MonoQ column that had been equilibrated with 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0), and the column was eluted with a concentration gradient of sodium chloride from 0 to 0.5 M to prepare an exolacto-N-biohydrolase fraction. Got a minute. The results of the anion exchange chromatography are shown in FIG.

【0032】上記画分をウルトラフリーUV15(ミリ
ポア社製)膜を用いて濃縮した後、Superdex
200HRカラムに添加して、ゲル濾過を行うことによ
り、高度に精製されたエキソラクト−N−ビオヒドラー
ゼ画分を得た。本画分は、SDS−PAGEにおいて単
一のバンドを示した(図3を参照)。なお、SDS−P
AGEはLaemmli の方法に従い、マルチゲル4/20
(第一化学製)を用いて行い、タンパク質の確認は銀染
色により行った。
The above fraction was concentrated using an Ultrafree UV15 (Millipore) membrane, and then concentrated in Superdex.
The mixture was added to a 200 HR column and subjected to gel filtration to obtain a highly purified exolacto-N-biohydrolase fraction. This fraction showed a single band on SDS-PAGE (see FIG. 3). In addition, SDS-P
AGE was performed according to the method of Laemmli according to the method of
(Manufactured by Daiichi Kagaku), and the protein was confirmed by silver staining.

【0033】上記した各精製段階における精製の程度を
示す結果を表4に示す。
Table 4 shows the results showing the degree of purification in each of the above purification steps.

【0034】[0034]

【表4】 [Table 4]

【0035】実施例6:エキソラクト−N−ビオヒドラ
ーゼの特性 実施例5で精製された酵素の至適pHは5.5であり、
各pHで30℃1時間におけるpH安定性は6〜9であ
り、至適温度は50℃であり、pH5.5で各温度30
分間における熱安定性は37℃であった(図4および図
5を参照)。分子量は、SDS−PAGEにより約12
0,000であった。また、等電点は4.0〜4.5、
Km値はpNP−ラクト−N−ビオシドに対して4mM
であった。また各種金属による本酵素の阻害について、
表5に示す。本酵素はZn2+、Hg2+、Cu2+およびF
3+で阻害された。
Example 6: Characteristics of exolacto-N-biohydrolase The optimum pH of the enzyme purified in Example 5 was 5.5,
At each pH, the pH stability at 30 ° C. for 1 hour is 6 to 9, the optimum temperature is 50 ° C., and at pH 5.5, each temperature is 30 ° C.
The thermal stability in 37 minutes was 37 ° C. (see FIGS. 4 and 5). The molecular weight was about 12 by SDS-PAGE.
It was 0000. The isoelectric points are 4.0 to 4.5,
The Km value was 4 mM relative to pNP-lacto-N-bioside.
Met. Regarding the inhibition of this enzyme by various metals,
It is shown in Table 5. The enzyme has Zn 2 +, Hg 2 +, Cu 2 + and F 2
Inhibited by e 3 +.

【0036】[0036]

【表5】 [Table 5]

【0037】実施例7:転移反応による3糖の合成 Galβ1−3GlcNAcβ−pNP(100mg)
およびパラニトロフェニル−β−D−ガラクトピラノシ
ド(Galβ−pNP)(480mg)を12mlの4
0mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)に溶解し、
エキソラクト−N−ビオヒドラーゼを10.4ユニット
加え、40℃で反応させた。100分後、酵素を熱失活
させることにより、反応を停止した。反応液をジエチル
エーテルで洗浄することにより、パラニトロフェノール
を除去した。その後、濃縮した反応液は、Toyope
arl HW−40Sカラム(2.6×90cm)に供
し、25%エタノールで生成物を溶出させた。生成物の
溶出パターンを図6に示す。さらに、YMC−pack
SH−343−5 ODS(20×250mm)により
さらに精製を行い、Galβ1−3GlcNAcβ1−
3Galβ−pNPおよびGalβ1−3GlcNAc
β1−6Galβ−pNPをそれぞれ3.8mgおよび
4.1mg得た。
Example 7: Synthesis of trisaccharide by transfer reaction Galβ1-3GlcNAcβ-pNP (100 mg)
And paranitrophenyl-β-D-galactopyranoside (Galβ-pNP) (480 mg) in 12 ml of 4
Dissolved in 0 mM sodium acetate buffer (pH 5.5),
10.4 units of exolacto-N-biohydrolase were added and reacted at 40 ° C. After 100 minutes, the reaction was stopped by heat inactivating the enzyme. The paranitrophenol was removed by washing the reaction solution with diethyl ether. After that, the concentrated reaction solution was
The product was applied to an arl HW-40S column (2.6 × 90 cm), and the product was eluted with 25% ethanol. The elution pattern of the product is shown in FIG. Furthermore, YMC-pack
Further purification was performed using SH-343-5 ODS (20 × 250 mm), and Galβ1-3GlcNAcβ1-
3Galβ-pNP and Galβ1-3GlcNAc
3.8 mg and 4.1 mg of β1-6Galβ-pNP were obtained, respectively.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の酵素は新規な酵素であり、これ
を用いることによりGalβ1−3GlcNAcをβ1
−3結合で結合する糖鎖を容易に合成することが可能に
なった。また、本発明の酵素を産生する菌株は、本酵素
の生産性が高く、菌体外生産が多く精製に有利であり、
また菌株の培養も容易である。
Industrial Applicability The enzyme of the present invention is a novel enzyme, and Galβ1-3GlcNAc is converted to β1
It has become possible to easily synthesize a sugar chain linked by a -3 bond. In addition, the strain producing the enzyme of the present invention has high productivity of the enzyme, has a large amount of extracellular production, and is advantageous for purification.
The cultivation of the strain is also easy.

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

【図1】本発明のエキソラクト−N−ビオヒドラーゼを
含む溶液をムチンアフィニティカラムにより精製したと
きの溶出パターンを示す図である。
FIG. 1 is a view showing an elution pattern when a solution containing exolacto-N-biohydrolase of the present invention is purified by a mucin affinity column.

【図2】本発明のエキソラクト−N−ビオヒドラーゼを
含む溶液をpH7.0のMonoQカラムにより精製し
たときの溶出パターンを示す図である。
FIG. 2 is a view showing an elution pattern when a solution containing exolacto-N-biohydrolase of the present invention is purified by a MonoQ column having a pH of 7.0.

【図3】最終的に精製された本発明のエキソラクト−N
−ビオヒドラーゼのSDS電気泳動パターンを示す図で
ある。
FIG. 3. Final purified exolacto-N of the invention
FIG. 3 shows an SDS electrophoresis pattern of biohydrolase.

【図4】本発明のエキソラクト−N−ビオヒドラーゼの
至適pHとpH安定性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the optimal pH and pH stability of exolacto-N-biohydrolase of the present invention.

【図5】本発明のエキソラクト−N−ビオヒドラーゼの
至適温度と温度安定性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the optimal temperature and temperature stability of exolacto-N-biohydrolase of the present invention.

【図6】Toyopearlカラムからの生成物の溶出
パターンを示す図である。
FIG. 6 shows an elution pattern of a product from a Toyopearl column.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ラクト−N−ビオシド化合物と糖受容体と
からβ1−3ラクト−N−ビオシド結合(Galβ1−
3GlcNAcβ1−3R)を形成する作用を有するエ
キソ型糖質加水分解酵素。
1. A β1-3 lacto-N-bioside bond (Galβ1-bioside bond) formed from a lacto-N-bioside compound and a sugar acceptor.
An exo-type saccharide hydrolase having an action of forming 3GlcNAcβ1-3R).
【請求項2】オーレオバクテリウム(Aureobacterium)
属微生物由来であることを特徴とする、請求項1記載の
エキソ型糖質加水分解酵素。
2. Aureobacterium
The exo-type saccharide hydrolase according to claim 1, wherein the exo-type saccharide hydrolase is derived from a genus microorganism.
【請求項3】受託番号FERM P−16163を有す
る微生物から産生されることを特徴とする、請求項1ま
たは2に記載のエキソ型糖質加水分解酵素。
3. The exo-type glycolytic enzyme according to claim 1, which is produced from a microorganism having an accession number of FERM P-16163.
【請求項4】下記の理化学的性質を有することを特徴と
する、請求項1から3のいずれか1項に記載のエキソ型
糖質加水分解酵素。 (1)作用:エキソラクト−N−ビオシド結合に作用し
て、ラクト−N−ビオースを遊離する; (2)基質特異性:ラクト−N−テトラオース(Gal
β1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc)
に作用してラクト−N−ビオースおよびラクトースを遊
離する。パラニトロフェニル−β−D−ラクト−N−ビ
オシドに作用してラクト−N−ビオースおよびパラニト
ロフェノールを遊離する; (3)分子量:SDS−PAGEで測定して約120,
000; (4)至適pHおよびpH安定性:pH5.5〜6.0
に至適pHを有し、30℃にて1時間インキュベートす
るという条件下では、pH6.0〜9.0の間で安定で
ある; (5)至適温度:作用至適温度は50℃であり、pH
5.5における30分のインキュベートでは、37℃ま
で安定である; (6)等電点:4.0〜4.5 (7)Km:4mM(pNP−ラクト−N−ビオシドを
基質として)
4. The exo-type saccharide hydrolase according to claim 1, which has the following physicochemical properties. (1) action: acting on an exolacto-N-bioside bond to release lacto-N-biose; (2) substrate specificity: lacto-N-tetraose (Gal
β1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc)
To release lacto-N-biose and lactose. Acts on paranitrophenyl-β-D-lacto-N-bioside to release lacto-N-biose and paranitrophenol; (3) Molecular weight: about 120, as determined by SDS-PAGE.
000; (4) Optimum pH and pH stability: pH 5.5 to 6.0
It has an optimum pH and is stable between pH 6.0 and 9.0 under the condition of incubating at 30 ° C. for 1 hour. (5) Optimum temperature: The optimum temperature of action is 50 ° C. Yes, pH
30 min incubation at 5.5 is stable up to 37 ° C .; (6) Isoelectric point: 4.0-4.5 (7) Km: 4 mM (using pNP-lacto-N-bioside as substrate)
【請求項5】請求項1〜4のいずれか1項に記載のエキ
ソ型糖質加水分解酵素を用いることを特徴とする、β1
−3ラクト−N−ビオシド結合を有する糖質の製造方
法。
5. A β1 comprising using the exo-type saccharide hydrolase according to any one of claims 1 to 4.
A method for producing a saccharide having a -3 lacto-N-bioside bond.
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