JPH10271991A - 新規糖質加水分解酵素 - Google Patents
新規糖質加水分解酵素Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 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。
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エキソ型糖質加水分解酵素。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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)
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)
【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。
−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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【0020】
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
O4・12H2O(0.15%)、MgSO4・7H2O
(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。
(0.4%)、KH2PO4(0.15%)、Na2HP
O4・12H2O(0.15%)、MgSO4・7H2O
(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。
【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。
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。
【0022】
【表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。
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。
【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
O4・7H2O(0.0001%)、CaCl2・2H2O
(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。
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
O4・7H2O(0.0001%)、CaCl2・2H2O
(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。
【0025】
【表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。
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。
【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。
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。
【0028】
【表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
O4・12H2O(0.15%)、MgSO4・7H2O
(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。
63)を、ムチン(豚胃)(0.5%)、NH4NO
3(0.4%)、KH2PO4(0.15%)、Na2HP
O4・12H2O(0.15%)、MgSO4・7H2O
(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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
示す結果を表4に示す。
【0034】
【表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
e3+で阻害された。
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
e3+で阻害された。
【0036】
【表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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
−ビオヒドラーゼのSDS電気泳動パターンを示す図で
ある。
【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。
至適pHとpH安定性を示すグラフである。
【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。
至適温度と温度安定性を示すグラフである。
【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。
パターンを示す図である。
Claims (5)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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) - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098104A JPH10271991A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 新規糖質加水分解酵素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098104A JPH10271991A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 新規糖質加水分解酵素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271991A true JPH10271991A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=14211030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9098104A Pending JPH10271991A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 新規糖質加水分解酵素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10271991A (ja) |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9098104A patent/JPH10271991A/ja active Pending
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