JP2005046029A - Method for analyzing sugar chain - Google Patents

Method for analyzing sugar chain Download PDF

Info

Publication number
JP2005046029A
JP2005046029A JP2003204726A JP2003204726A JP2005046029A JP 2005046029 A JP2005046029 A JP 2005046029A JP 2003204726 A JP2003204726 A JP 2003204726A JP 2003204726 A JP2003204726 A JP 2003204726A JP 2005046029 A JP2005046029 A JP 2005046029A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sugar chain
glycosyltransferase
reaction
fucα1
sugar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003204726A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shusaku Yanagiya
周作 柳谷
Izumi Inohara
泉 猪原
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.)
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyobo Co Ltd filed Critical Toyobo Co Ltd
Priority to JP2003204726A priority Critical patent/JP2005046029A/en
Publication of JP2005046029A publication Critical patent/JP2005046029A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for analyzing a sugar chain, by which the sugar chain can highly simply and sensitively be analyzed only by adding a liquid reaction reagent to a liquid specimen without needing the preliminary labeling or purification of the specimen with a highly specific sugar transferase, and in which a detection system can be downsized because of having a liquid-liquid reaction. <P>SOLUTION: This method for analyzing the sugar chain on the basis of the reactivity of the sugar transferase is based on the change in the reactivity of the sugar transferase before the action of the sugar transferase and after the action of the sugar transferase. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、迅速且つ簡便な検出方法及び解析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
糖鎖は種々の単糖がグリコシド結合により連結した物質であり、近年の研究により、発生・分化、神経系、免疫系、癌の転移等の様々な生物現象に重要な役割を果たしていることが明らかになってきた。それ故、医薬品をはじめとする種々の分野への応用が期待されており、この糖鎖に関する関心が益々高まっている。
糖鎖の種々の分野での実用化のためには、分子生物学的解析方法、糖鎖合成技術の開発に加え、糖鎖の構造解析技術が重要となる。しかし、糖鎖は発色や、蛍光、或いはUV吸収を殆ど示さないためから検出が困難であり、さらに、分岐構造を有することや構成単糖間の結合様式が多様で有ることから、糖鎖の解析はペプチド解析や核酸解析と比較してより困難なものであると言える。
【0003】
現在知られている糖鎖解析方法は、糖鎖を標識した後分析する方法と、標識せずに分析する方法の2種類に分類される。標識による分析方法の一つである二次元マップ法は、蛍光物質2−アミノピリジンにより蛍光標識された糖鎖をモードの異なる2種類のHPLCカラムにより分析し、各カラムでの分析値を既知の分析マップに参照してサンプルの糖鎖構造を推測する方法である(例えば、非特許文献1〜5参照)。また、標識による分析方法の別の方法であるFACE法(Fluorophore Assisted Carbohydrate Electrophoresis)は、電荷を有する蛍光物質で蛍光標識した糖鎖を電気泳動により分析し、同様に構造の推測を行う方法である。これら蛍光標識による方法は(例えば、非特許文献6〜8参照)、感度が良いため微量のサンプルを分析できるという点でよく用いられている方法であるが、生体試料からの糖蛋白質或いは糖脂質の精製、精製されたサンプルからの糖鎖の切り出し、糖鎖の標識反応・標識後の粗精製などの前処理が必要であるため、操作が煩雑で時間を要するという問題点があった。また、これらの方法は基本的にはHPLC分析や電気泳動分析であるため、他種類の糖鎖や蛍光物質の混在する未精製生体試料を直接分析することは困難であり、簡便な方法といえるものではなかった。
【0004】
未標識糖鎖の分析方法は主に分析機器によるものと、抗体などの生体機能分子を利用するものが知られている。分析機器による分析方法の一つであるHPAE−PAD法(High Performance Anion Exchange Pulsed Amperometric Detection)は、糖鎖がアルカリ性溶液中で陰イオン性を示す性質を利用したもので、糖鎖を強アルカリを移動相とした陰イオン交換クロマトにより分析し、パルスドアンペロメトリ検出器により糖鎖を検出する方法である(例えば、非特許文献9参照)。本方法は糖鎖を標識せずに分析できるという点で優れた方法であるが、特殊な装置が必要である、感度的には蛍光標識法に劣る、未標識標準物質の調製が困難である、普及率が低いため情報が少ない等の問題点があった。また、蛍光標識法と同様、未精製生体試料の直接分析は困難であり、簡便な方法といえるものではなかった。その他の機器分析方法としては、NMRによる方法(例えば、非特許文献10参照)、質量分析による方法(例えば、非特許文献11〜13参照)の開発が進んでいるが、今のところ糖鎖解析装置として完成しているものはなく、やはり、未精製生体試料の直接分析は困難であるという欠点を持っている。
【0005】
上記の様な機器分析による方法とは異なり、生体機能分子を利用する方法では、生体の高い特異性・分子認識能力を利用するため、未精製生体試料の直接分析が可能であると考えられる。これら生体機能分子として、糖鎖を特異的に認識して結合・架橋形成するタンパク質であるレクチンや、抗糖鎖抗体がしばしば糖鎖の検出・解析に用いられる。しかしながら、これらの抗体やレクチンは糖鎖を特異的に認識して結合はするものの、結合するのみであり、結合したことを検出し得る何らかのシグナルを発することはないため、試料溶液にこれら生体機能分子溶液を添加・反応させても結合したかどうかを溶液中で検出することは不可能であった。そのため、結合を検出するためには、目的の生体試料又は抗体やレクチン等の生体分子を固定化したものを用いて反応を行わなければならず、さらに、生体分子を予め標識しておくか生体分子が糖鎖に結合した後、二次抗体などの別の手法により結合した生体分子を検出しなければならないため、非常に煩雑なものであった。
【0006】
以上のように、糖鎖を高感度に簡便且つ迅速に解析でき、さらに未精製生体試料の糖鎖を直接解析する技術は開発されていないことが実状であった。
【0007】
【非特許文献1】
「バイオケミカル アンド バイオフィジカル リサーチ コミュニケーションズ(Biochemical and Biophysical Research Communications)」,85巻,p257,1978年
【0008】
【非特許文献2】
「アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry)」,163巻,p489,1987年
【0009】
【非特許文献3】
「アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry)」,171巻,p73,1988年
【0010】
【非特許文献4】
「アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry)」,226巻,p130,1995年
【0011】
【非特許文献5】
「生化学実験法23 糖蛋白質糖鎖研究法」,株式会社学会出版センタ,1989年
【0012】
【非特許文献6】
「ジャーナル オブ クロマトグラフィー(Journal of Chromatography)」,646巻,p227,1993年
【0013】
【非特許文献7】
「ジャーナル オブ クロマトグラフィー(Journal of Chromatography)」,705巻,p89,1995年
【0014】
【非特許文献8】
「ジャーナル オブ クロマトグラフィー(Journal of Chromatography)」,720巻,p295,1996年
【0015】
【非特許文献9】
「メソッド イン エンザイモロジー(Method in Enzymology)」,179巻,p65,1989年
【0016】
【非特許文献10】
「アドバンスィーズ イン カルボハイドレイト ケミストリー アンドバイオケミストリー(Advances in carbohydrate chemistry and biochemistry)」,41巻,p209,1983年
【0017】
【非特許文献11】
「アドバンスィーズ イン カルボハイドレイト ケミストリー アンドバイオケミストリー(Advances in carbohydrate chemistry and biochemistry)」,45巻,p19,1987年
【0018】
【非特許文献12】
「ジャーナル オブ クロマトグラフィー ビー(Journal of Chromatography B)」,734巻,p169,1999年
【0019】
【非特許文献13】
「アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry)」,207巻,p203,1992年
【0020】
【非特許文献14】
「電学論E」,119巻,p476,1999年
【0021】
【非特許文献15】
「プロシィーディングス オブ ザ マイクロ−TAS ’98ワークショップ バンフ カナダ(Proceedings of the Micro−TAS ’98 Workshop, Banff, Canada)」,p1,1998年
【0022】
【非特許文献16】
「アナリティカル ケミストリー(Analytical chemistry),71巻,p566,1999年
【0023】
【非特許文献17】
「アナリティカル ケミストリー(Analytical chemistry),70巻,p684,1998年
【0024】
【非特許文献18】
「アナリティカル ケミストリー(Analytical chemistry),70巻,p5172,1998年
【0025】
【非特許文献19】
「アナリティカル ケミストリー(Analytical chemistry),70巻,p3790,1998年
【0026】
【非特許文献20】
「アナリティカル ケミストリー(Analytical chemistry),71巻,p4669,1999年
【0027】
【非特許文献21】
「ハンドブック オブ グリコシルトランスフェラーゼ アンド リレイティッド ジーンズ(Handbook of Glycosyltransferase and Related Genes)」,スプリンガー,2001年
【0028】
【非特許文献22】
「アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry)」,36巻,p43,1970年
【0029】
【非特許文献23】
「カレント オピニオン イン ドラッグ ディスカバリー アンド ディヴェロップメント(Current Opinion in Drug Discovery & Development)」,3巻,p756,2000年
【0030】
【非特許文献24】
「蛋白質 核酸 酵素 1998年12月号増刊 糖鎖生物学 糖鎖情報発信から受信のメカニズムまで」,共立出版株式会社,p130,1998年
【0031】
【課題を解決するための手段】
未精製生体試料の分析が可能であるという点及び標識化等の予備処理が不要な点で、生体機能分子を用いた糖鎖解析が有用であるということは明らかである。糖鎖の検出に使用され得る生体機能分子、すなわち糖鎖に作用する生体機能分子は、先述のレクチン、抗糖鎖抗体、の他に糖鎖消化酵素(グリコシダーゼ)、糖転移酵素(グリコシルトランスフェラーゼ)、硫酸基転移酵素などが挙げられる。本発明者らは、これら生体機能分子の内、糖転移酵素が糖鎖を特異的に認識し、かつ糖鎖との反応(或いは結合)により検出可能なシグナルを発する生体機能分子であることに着目した。
【0032】
糖転移酵素は糖ヌクレオチドを糖供与体とし、糖受容体となる糖鎖の特定に位置に特定の形式で糖を連結する酵素であり、糖転移酵素反応により新生糖鎖の他にヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸(以下、NDP/NMPと省略する場合もある)を生成する。このNDP/NMPは種々の方法により容易に検出が可能であるので、糖転移反応が生じたかどうかはNDP/NMPの生成の有無を検出することにより検出することが可能となる。すなわち、ある特定の糖鎖構造を基質とする糖転移酵素と該糖転移酵素の糖供与体となる糖ヌクレオチドを含んでなる反応液中に測定対象である生体試料を添加し、該糖転移酵素が反応し得る条件下において反応を行った後、或いは該糖転移酵素反応中に、NDP/NMPの測定を行い、NDP/NMPが検出されれば、該生体試料中に該糖転移酵素の基質となる糖鎖構造が含まれる事が判る。しかも、糖転移酵素反応により生じるNDP/NMPの量は、該生体試料中の該糖鎖構造の濃度に比例するため、糖鎖構造の検出と同時に該糖鎖構造の定量も可能となる。
【0033】
例えば、糖転移酵素の一種であるβ1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ(以下、β1−4GalTと省略する場合もある)は、αラクトアルブミン非存在下ではUDP−ガラクトース(以下、UDP−Galと省略する場合もある)を糖供与体として、糖受容体基質GlcNAc−R(GlcNAc:N−アセチルグルコサミン、R:糖、糖鎖を示す)のN−アセチルグルコサミン(以下、GlcNAcと省略する場合もある)にβ1−4結合でガラクトース(以下、Galと省略する場合もある)を転移する酵素であり、該糖転移酵素反応によりGalβ1−4GlcNAc−R(Gal:ガラクトース、GlcNAc:N−アセチルグルコサミン、R:糖、糖鎖を示す)とウリジン 5’−二リン酸(以下、UDPと省略する場合もある)が生成する。そこで、該β1−4GalTとUDP−Galを含む反応液中に生体試料を添加し、適温にて一定時間反応を行った後、或いは反応中にUDPの測定を行った結果、UDPの生成が検出された場合、該生体試料中にGlcNAc−R(Rは糖、糖鎖を示す)存在することが判る。また、UDPの生成量を測定するによりGlcNAc−Rの定量も可能になる。
【0034】
また、糖鎖の構成単糖を特異的に切断する酵素であるグリコシダーゼにより処理した生体試料と、処理しない生体試料の糖転移酵素反応性を比較することにより更に多くの糖鎖構造情報が得られる。例えば、生体試料中にGlcNAc−RとGalβ1−4GlcNAc−RとGalβ1−3GlcNAc−Rが混在している場合、β1−4GalTを用いて該生体試料を測定すると、GlcNAc−Rのみが検出・定量される。次に、該生体試料をβ1−4ガラクトースを特異的に切断するβ1−4ガラクトシダーゼにより消化した後、β1−4GalTを用いて該生体試料を測定すると、Galβ1−4GlcNAc−Rの分だけβ1−4GalTの反応量(UDP生成量)が増加することから、Galβ1−4GlcNAc−Rを検出、定量することが可能となる。同様に、β1−3ガラクトースを特異的に切断するβ1−3ガラクトシダーゼにより消化を行うことで、Galβ1−3GlcNAc−R構造を検出、定量することが可能となる。また、フコース(以下、Fucと省略する場合もある)を特異的に切断するフコシダーゼで処理した後で、β1−4GalTの反応量(UDP生成量)が増加しないことからフコシル化されたGlcNAc−Rが存在しないことが確認される。このように、グリコシダーゼ消化と糖転移酵素の組み合わせにより、より多くの糖鎖構造情報を得ることが可能である。
【0035】
このような、糖転移酵素とグリコシダーゼのセットをいくつか組み合わせることによりより高度な糖鎖構造解析が可能と考えられる。
【0036】
以上の様に、糖転移酵素を糖鎖センサー素子として、NDP/NMPを反応シグナルとして利用することにより簡便且つ迅速な糖鎖の構造解析及び定量が可能であることを見出した。
【0037】
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
【0038】
項1.糖転移酵素の反応性に基づく糖鎖の検出方法。
項2.糖切断酵素を作用させる前と糖切断酵素を作用させた後の糖転移酵素の反応性の変化に基づく糖鎖の解析方法。
項3.項1に記載の方法及び/又は請求項2に記載の方法を数個組み合わせることによる糖鎖の解析方法。
項4.糖転移酵素反応によって生じるヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸を検出することによって糖転移酵素の反応性を検出することによる、項1〜3のいずれかに記載の方法。
項5.糖転移酵素が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、フコシルトランスフェラーゼ、シアリルトランスフェラーゼ、N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ、N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ、マンノシルトランスフェラーゼ、グルコシルトランスフェラーゼ、キシロシルトランスフェラーゼからなる群より選択される少なくとも一つである、項1〜4のいずれかに記載の方法。
項6.糖切断酵素が、ガラクトシダーゼ、フコシダーゼ、シアリダーゼ(或いはノイラミニダーゼ)、N−アセチルグルコサミニダーゼ、N−アセチルガラクトサミニダーゼ、マンノシダーゼ、グルコシダーゼ、キシロシダーゼ、グルクロニダーゼからなる群より選択される少なくとも一つである、項2〜5のいずれかに記載の方法。
項7.検出されるヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸がUDP、GDP、CMPからなる群より選択される少なくとも一つである、項4〜6のいずれかに記載の方法。
項8.糖転移酵素反応によって生じたヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸の量を、少なくとも一つ以上の酵素反応により、検出が容易な物質の量に変換し、変換された物質の量を測定することによって、糖転移酵素反応によって生じたヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸の量を測定することによる、項4〜7のいずれかに記載の方法。
項9.請求項8に記載の方法において、変換された物質の量を測定する方法が、吸光度変化測定、発光測定、電気信号測定からなる群より選択される少なくとも一つである、項8に記載の方法。
項10.UDP又はGDPの検出方法が、以下の(A)〜(C)の工程を含む項9に記載の方法。
(A)ピルビン酸キナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたUDP又はGDPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、UTP又はGTPとピルビン酸を生成する工程。
(B)乳酸脱水素酵素存在下、上記(A)の工程によって生じたピルビン酸とNADHを反応させ、乳酸とNADを生成する工程。
(C)上記(B)の工程によって減少したNADHの量を測定する工程。
項11.CMPの検出方法が、以下の(A)〜(D)の工程を含む項9に記載の方法。
(A) ミオキナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたCMPとATPを反応させ、CDPとADPを生成する工程。
(B)ピルビン酸キナーゼ存在下、上記(A)の工程によって生じたCDP及びADPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、CTP及びATPとピルビン酸を生成する工程。
(C)乳酸脱水素酵素存在下、上記(B)の工程によって生じたピルビン酸とNADHを反応させ、乳酸とNADを生成する工程。
(D)上記(C)の工程によって減少したNADHの量を測定する工程。
項12.UDP又はGDPの検出方法が、以下の(A)〜(D)の工程を含む項9に記載の方法。
(A)ピルビン酸キナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたUDP又はGDPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、UTP又はGTPとピルビン酸を生成する工程。
(B)上記(A)の工程の後、ピルビン酸キナーゼの酵素活性を失活させる工程。
(C)ヌクレオシド二リン酸キナーゼ存在下、上記(A)の工程により生じたUTP又はGTPとADPを反応させ、UDP又はGDP及びATPを生成する工程。
(D)上記(C)の工程により生じたATP量をルシフェラーゼにより測定する工程。
項13.CMPの検出方法が、以下の(A)〜(E)の工程を含む項9に記載の方法。
(A) ミオキナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたCMPとATPを反応させ、CDPとADPを生成する工程。
(B)ピルビン酸キナーゼ存在下、上記(A)の工程によって生じたCDP及びADPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、CTP及びATPとピルビン酸を生成する工程。
(C)上記工程(B)の後、ミオキナーゼ及びピルビン酸キナーゼの酵素活性を失活させる方法。
(D)ヌクレオシド二リン酸キナーゼ存在下、上記(B)の工程により生じたCTP又はATPとADPを反応させ、CDP又はADP及びATPを生成する工程。
(E)上記(D)の工程により生じたATP量をルシフェラーゼにより測定する工程。
項14.項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた糖鎖解析装置。
項15.項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた糖鎖センサー。
項16.請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた糖鎖センサーチップ。
項17.請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた診断薬。
項18.請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた健康診断装置。
項19.請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた健康診断センサー。
項20.請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた健康診断センサーチップ。
【0039】
【発明の実施の形態】
本発明は、糖転移酵素の高い基質特性及び反応によりヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸(以下、NDP/NMPと省略する場合もある)を生じるという性質を利用した糖鎖解析方法であり、未知試料に対する糖転移酵素の反応性を反応により生じるNDP/NMPを測定することを特徴とする糖鎖解析方法である。さらに、本発明は、種々のグリコシダーゼ消化を行う前と行った後の種々の糖転移酵素の反応性の差を解析することを特徴とする糖鎖解析方法である。
【0040】
本発明の糖転移酵素反応
本発明において、糖転移酵素とは糖ヌクレオチドを糖供与体として糖受容体となる糖鎖に糖を連結し、新生糖鎖とヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸(以下、NDP/NMPと省略する場合もある)を生じるものであって、該性質を有する限りいかなる形態であっても良い。糖転移酵素は天然より抽出されたものであっても、遺伝子組み換えにより生産されたものであってもよく、いかなる生物種由来のものであっても良い。また、夾雑する糖転移酵素或いは交雑するグリコシダーゼが糖転移反応に影響するほど存在するものでなければ、必ずしも単一精製標品で無くてもよい。また、糖転移酵素反応に影響しない範囲で糖転移酵素に別のタンパク質或いはペプチドが融合した融合型糖転移酵素を用いることも可能である。さらに、種々の支持体に糖転移酵素が結合した形態の固定化糖転移酵素を用いることも可能である。また、例えば本発明の糖鎖検出系を微小化して、マイクロトータル分析システム(以下μTASと省略する場合もある)(例えば、非特許文献14〜20参照)等のバイオチップとして分析する場合は、糖転移酵素反応室に糖転移酵素溶液を供給する形のチップであっても、糖転移酵素室の糖転移酵素が固定化されている形のチップであっても良い。本発明に用いる糖転移酵素は、基質特異性がよく知られているものが好ましいが、基質特異性が不明確な糖転移酵素であっても、予備実験によりその基質特異性を確認することで本発明に用いることは可能である。
【0041】
本発明に用いる糖転移酵素は例えば、ガラクトシルトランスフェラーゼ(以下、GalTと省略する場合もある)、フコシルトランスフェラーゼ(以下、FucTと省略する場合もある)、シアリルトランスフェラーゼ(以下、SiaTと省略する場合もある)、N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ(以下、GlcNAcTと省略する場合もある)、N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ(以下、GalNAcTと省略する場合もある)、マンノシルトランスフェラーゼ(以下、ManTと省略する場合もある)、グルコシルトランスフェラーゼ(以下、GlcTと省略する場合もある)、キシロシルトランスフェラーゼ(以下、XylTと省略する場合もある)等が使用可能であるが(例えば、非特許文献21参照)、糖転移反応によりヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸を生じるもので有ればいかなる種類のものでも使用できる。
【0042】
例えば、GalTとしては、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ−I、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ−II、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ−IIIβ1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ−IV、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ−V、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ−VIβ1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ−VII、β1−3ガラクトシルトランスフェラーゼ−I、β1−3ガラクトシルトランスフェラーゼ−II、β1−3ガラクトシルトランスフェラーゼ−III、β1−3ガラクトシルトランスフェラーゼ−IV、β1−3ガラクトシルトランスフェラーゼ−V、α1−3ガラクトシルトランスフェラーゼ等が例示されるが(例えば、非特許文献21参照)、UDP−ガラクトース(以下、UDP−Galと省略する場合もある)を糖供与体としてガラクトースを転移し反応産物としてウリジン 5’−二リン酸(以下、UDPと省略する場合もある)を生じるものであればいかなるものでも用いることが可能である。
【0043】
また、例えば、FucTとしては、α1−2フコシルトランスフェラーゼ−I、α1−2フコシルトランスフェラーゼ−II、α1−3/4フコシルトランスフェラーゼ、α1−3フコシルトランスフェラーゼ−IV、α1−3フコシルトランスフェラーゼ−V、α1−3フコシルトランスフェラーゼ−VI、α1−3フコシルトランスフェラーゼ−VII、α1−3フコシルトランスフェラーゼ−IX、α1−6フコシルトランスフェラーゼ等が例示されるが(例えば、非特許文献21参照)、GDP−フコース(以下、GDP−Fucと省略する場合もある)を糖供与体としてフコースを転移し、反応産物としてグアノシン 5’−二リン酸(以下、GDPと省略する場合もある)を生じるものであればいかなるものでも用いることが可能である。
【0044】
また、例えば、SiaTとしては、α2−3シアリルトランスフェラーゼ−I(ST3Gal−I)、α2−3シアリルトランスフェラーゼ−II(ST3Gal−II)、α2−3シアリルトランスフェラーゼ−III(ST3Gal−III)、α2−3シアリルトランスフェラーゼ−IV(ST3Gal−IV)、α2−3シアリルトランスフェラーゼ−V(ST3Gal−V)、ガラクトースα2−6シアリルトランスフェラーゼ−I(ST6Gal−I)、N−アセチルガラクトサミンα2−6シアリルトランスフェラーゼ−I(ST6GalNAc−I)、N−アセチルガラクトサミンα2−6シアリルトランスフェラーゼ−II(ST6GalNAc−II)、N−アセチルガラクトサミンα2−6シアリルトランスフェラーゼ−III(ST6GalNAc−III)、N−アセチルガラクトサミンα2−6シアリルトランスフェラーゼ−IV(ST6GalNAc−IV)、α2−8シアリルトランスフェラーゼ−I(ST8Sia−I)、α2−8シアリルトランスフェラーゼ−II(ST8Sia−II)、α2−8シアリルトランスフェラーゼ−III(ST8Sia−III)、α2−8シアリルトランスフェラーゼ−IV(ST8Sia−IV)、α2−8シアリルトランスフェラーゼ−V(ST8Sia−V)等が例示されるが(例えば、非特許文献21参照)、CMP−シアル酸(以下、CMP−Siaと省略する場合もある)を糖供与体としてシアル酸を転移し、反応産物として5’−シチジル酸(以下、CMPと省略する場合もある)を生じるものであればいかなるものでも用いることが可能である。
【0045】
また、例えば、GlcNAcTとしては、β1−2 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−I(GnT−I)、β1−2 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−II(GnT−II)、β1−3 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ(i−GnT)、フコースβ1−3 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ(Fringe)、β1−4 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−III(GnT−III)、β1−4 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−IV(GnT−IV)、β1−4 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−VI(GnT−VI)、β1−6 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−V(GnT−V)、I抗原形成β1−6 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ(I−GnT)、コア2形成β1−6 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−I、コア2形成β1−6 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−II、コア2形成β1−6 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−III、α1−4 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ等が例示されるが(例えば、非特許文献21参照)、UDP−N−アセチルグルコサミン(以下、UDP−GlcNAcと省略する場合もある)を糖供与体としてN−アセチルグルコサミンを転移し、反応産物としてUDPを生じるものであれば、いかなるものでも使用できる。
【0046】
また、例えば、GalNAcTとしては、β1−4 N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ、α1−3 N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ(血液型A型抗原合成酵素)、α1−3 N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ(フォルスマン抗原構成酵素)等が例示されるが(例えば、非特許文献21参照)、UDP−N−アセチルガラクトサミン(以下、UDP−GalNAcと省略する場合もある)を糖供与体としてN−アセチルガラクトサミンを転移し、反応産物としてUDPを生じるもので有ればいかなるものでも使用できる。
【0047】
また、ManTはGDP−マンノース(以下、GDP−Manと省略する場合もある)を糖供与体としてマンノースを転移し、反応産物としてGDPを生じるもので有ればいかなるものであっても使用できる。
【0048】
また、GlcTはUDP−グルコース(以下、UDP−Glcと省略する場合もある)を糖供与体としてグルコースを転移し、反応産物としてUDPを生じるもので有ればいかなるものであっても使用できる。
【0049】
また、XylTはUDP−キシロース(以下、UDP−Xylと省略する場合もある)を糖供与体としてキシロースを転移し、反応産物としてUDPを生じるもので有ればいかなるものであっても使用できる。
【0050】
糖転移酵素反応は糖転移反応を行う反応条件で有ればいかなる条件でも良いが、用いる糖転移酵素の至適反応条件に近い条件を用いることが好ましい。また、対をなして使用するグリコシダーゼの作用しうる反応条件で有れば、より好ましい。例えば、反応温度は、好ましくは20〜45℃、より好ましくは25℃〜42℃、さらにより好ましくは30℃〜40℃の範囲であり、一般的に37℃付近の反応温度がよく用いられる。しかしながら、糖転移酵素に種類により至適反応温度は異なるため、一概には一般的な温度を設定することはできず、使用する糖転移酵素に応じて、或いは対をなして使用するグリコシダーゼの諸性質に応じて適宜設定することが望ましい。また、例えば、反応pHは好ましくは、pH4.0〜9.0、より好ましくは至適反応pH5.0〜8.5、さらにより好ましくは至適反応pH5.5〜8.0が使用されるが、至適反応温度と同様に、糖転移酵素の種類、対をなして使用するグリコシダーゼの諸性質に応じて適宜設定することが望ましい。
【0051】
また、生体試料中に糖転移酵素反応を阻害する物質が存在する場合、予め簡単な処理によってこれら阻害物質を除去してから糖転移酵素反応を行ってもよい。例えば、阻害物質が酵素類である場合、加熱処理や溶媒処理、小さなクロマト担体などを用いて処理することが可能である。例えば、本発明の糖鎖検出系を微小化してμTAS等のバイオチップ(例えば、非特許文献14〜20参照)として分析する場合は、サンプルが糖転移酵素反応室に行くまでの流路に加熱室を設けても良いし、サンプルが糖転移酵素反応室に行くまでの流路に分子ふるい、イオン交換、疎水分離、その他種々のなどの原理を利用した分離流路を設けることも可能である。また、阻害物質が低分子のものである場合、脱塩カラムなどにより前処理することも可能であり、μTASとして用いる場合は、サンプルが糖転移酵素反応室に行くまでの流路に分子ふるい、イオン交換、疎水分離、その他種々のなどの原理を利用した分離流路を設けることも可能である。
【0052】
本発明の糖ヌクレオチド
本発明における、糖ヌクレオチドは使用する糖転移酵素に特異的なものを用いることが好ましい。例えば、GalTの場合UDP−Galが、FucTの場合GDP−Fucが、SiaTの場合CMP−Siaが、GlcNAcTの場合UDP−GlcNAcが、GalNAcTの場合UDP−GalNAcが、ManTの場合GDP−Manが、GlcTの場合UDP−Glcが、XylTの場合UDP−Xylがそれぞれ好ましく用いられる。糖ヌクレオチドの濃度は、糖転移酵素反応によりヌクレオシド二リン酸或いはヌクレオシド一リン酸を生じるもので有ればいかなる条件でもよいが、好ましくは使用する糖転移酵素の糖ヌクレオチドに対するKm値の1/2倍以上、より好ましくはKm値の2倍以上、さらにより好ましくはKm値の5倍以上、最も好ましくはKm値の10倍以上である。
【0053】
本発明に用いるグリコシダーゼ
本発明における、グリコシダーゼは糖鎖のグリコシド結合を加水分解する酵素であればいかなるものでも使用できる。グリコシダーゼは天然より抽出されたものであっても、遺伝子組み換えにより生産されたものであってもよく、いかなる生物種由来のものであっても良い。また、目的の反応以外の反応を生じさせる夾雑酵素がグリコシダーゼ反応或いは糖転移酵素反応に著しく影響するほど存在するものでなければ、必ずしも単一精製標品で無くてもよい。また、グリコシダーゼ反応に影響しない範囲でグリコシダーゼに別のタンパク質或いはペプチドが融合した融合型グリコシダーゼを用いることも可能である。さらに、種々の支持体にグリコシダーゼが結合した形態の固定化グリコシダーゼを用いることも可能である。また、例えば、本発明の糖鎖検出系を微小化してμTAS等のバイオチップとして分析する場合は(例えば、非特許文献14〜21参照)、グリコシダーゼ反応室にグリコシダーゼ溶液を供給する形のチップであっても、グリコシダーゼ反応室のグリコシダーゼが固定化されている形のチップであっても良い。
【0054】
グリコシダーゼとしては、例えば、ガラクトシダーゼ、フコシダーゼ、シアリダーゼ(ノイラミニダーゼ)、N−アセチルグルコサミニダーゼ、N−アセチルガラクトサミニダーゼ、マンノシダーゼ、グルコシダーゼ、キシロシダーゼ等が用いられるが、基質特異性の高いものが好ましい。例えば、β1−3,4,6ガラクトシルトランスフェラーゼを用いるより、β1−3ガラクトシルトランスフェラーゼ又はβ1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ又はβ1−6ガラクトシルトランスフェラーゼを別々に用いる方が、好ましい。また、エキソグリコシダーゼだけでなく、エンドグリコシダーゼを用いることも有効な手段となりうる。また、グリコシダーゼとしての基質特異性がよく知られているものが好ましいが、基質特異性が不明確なグリコシダーゼであっても、予備実験によりその基質特異性を確認することで本発明に用いることは可能である。また、使用するグリコシダーゼは対をなして使用する糖転移酵素の反応条件において作用しうるものが好ましい。例えば、至適反応pH4.0〜9.0、好ましくは至適反応pH5.0〜8.5、より好ましくは至適反応pH5.5〜8.0の酵素学的性質を有するグリコシダーゼを用いることが望ましい。
【0055】
また、生体試料中に糖グリコシダーゼ反応を阻害する物質が存在する場合、予め簡単な処理によって阻害物質を除去してからグリコシダーゼ反応を行ってもよい。例えば、阻害物質が酵素類である場合、加熱処理や溶媒処理、小さなクロマト担体などを用いて処理することが可能である。例えば、本発明の糖鎖検出系を微小化してμTAS等のバイオチップとして用いる場合は(例えば、非特許文献14〜20参照)、サンプルがグリコシダーゼ反応室に行くまでの流路に加熱室を設けても良いし、サンプルがグリコシダーゼ反応室に行くまでの流路に分子ふるい、イオン交換、疎水分離、その他種々のなどの原理を利用した分離流路を設けることも可能である。また、阻害物質が低分子のものである場合、脱塩カラムなどにより前処理することも可能であり、μTASとして利用する場合は、サンプルがグリコシダーゼ反応室に行くまでの流路に分子ふるい、イオン交換、疎水分離、その他種々のなどの原理を利用した分離流路を設けることも可能である。
【0056】
本発明におけるヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸の検出
本発明におけるNDP/NMPの検出方法は、自体公知のいかなる方法を用いて行ってもよい。また、GalT、GlcT、GlcNAcT、GalNAcT、XylTはUDP−糖を糖供与体とするので、これらの糖転移酵素反応により生じるヌクレオシド二リン酸(以下、NDPと省略する場合もある)はUDPであり、FucT、ManTはGDP−糖ヌクレオシドを糖供与体とするので、これらの糖転移に反応により生じるNDPはGDPであり、さらに、SiaTはCMP−Siaを糖供与体とするので、SiaT反応により生じるヌクレオシド一リン酸(以下、NMPと省略する倍もある)はCMPである。すなわち、UDP又はGDP又はCMPを検出することによりほぼ全ての糖転移酵素反応の検出が可能になる。
【0057】
例えば、UDP又はGDP等のNDPの検出は、糖転移酵素反応により生じたNDPをホスホエノールビルビン酸(以下、PEPと省略する場合もある)存在下、ピルビン酸キナーゼ(以下、PKと省略する場合もある)の作用によりピルビン酸とヌクレオシド三リン酸(以下、NTPと省略する場合もある)に変換後、生じたピルビン酸をNADHの存在下、乳酸脱水素酵素(以下、LDHと省略する場合もある)の作用によりNADと乳酸に変換を行う反応を行うことにより、NDP量を紫外線吸収(A340)測定で検出が容易なNADHの減少量として測定することが可能である(図−1及び非特許文献22参照)。また、例えば、CMPの検出は、SiaT反応により生じたCMPをATP存在下ミオキナーゼ(以下、MKと省略する場合もある)の作用によりADPとCDPに変換後、生じたCDPをPEP存在下PK作用によりピルビン酸とCTPに変換後、生じたピルビン酸をNADHの存在下、LDHの作用によりNADと乳酸に変換を行う反応を行うことにより、CMP量を紫外線吸収(A340)測定で検出が容易なNADHの減少量として測定することが可能である(図−2及び非特許文献22〜23参照)。この反応系の場合、MK反応により生じたADPが同時に該反応液中に存在するPEP/PK系とNADH/LDH系により変換され、同様にNADHの減少が生じるため、感度は2倍になると考えられる。このような方法で有れば、一般的な分析機器である分光高度計を用いることにより非常に簡便に測定することが可能となる。
【0058】
また、例えば、UDP又はGDP等のNDPの検出は、糖転移酵素反応により生じたNDPをPEP存在下、PKの作用によりピルビン酸とNTPに変換後、加熱など種々の方法によりPKを失活させた後、PK反応により生じたNTPをADP存在下ヌクレオシド二リン酸キナーゼ(以下、NDKと省略する場合もある)の作用によりNDP(UDP又はGDP)とATPに変換、生じたATPをルシフェラーゼ検出系により発光として検出するという反応により、糖転移酵素反応により生じたNDP量を発光量として検出することができる(図−3参照)。CMPの検出もMK反応系を加えることで、同様に発光量として検出することができる。このような発光法で有れば、さらに高感度で検出することが可能となる。
【0059】
以上の様な酵素変換法に用いる酵素類は、目的の酵素反応を行う限り、天然より抽出されたものであっても、遺伝子組み換えにより生産されたものであってもよく、いかなる生物種由来のものであっても良い。また、目的の反応以外の反応を生じさせる夾雑酵素がNDP/NMPの変換反応に著しく影響するほど存在するものでなければ、必ずしも単一精製標品で無くてもよい。また、NDP/NMPの変換反応に影響しない範囲でこれら酵素類に別のタンパク質或いはペプチドが融合した融合型酵素を用いることも可能である。さらに、種々の支持体に酵素類がが結合した形態の固定化酵素を用いることも可能である。また、例えば、本発明の糖鎖検出系を微小化してμTAS等のバイオチップとして用いる場合は(例えば、非特許文献14〜20参照)、NDP/NMP検出反応室に酵素類を供給する形のチップであっても、NDP/NMP検出反応室の酵素類が反応室に固定化されている形のチップであっても良い。
【0060】
以上の様な方法の他に、生じたNDP/NMPをそのまま、或いは酵素法などによる何らかの変換を行った後、NDP/NMP量(すなわち、糖転移酵素反応量、すなわち、糖鎖存在量)を電気信号として検出する方法やSPR、レーザー光線をはじめとするその他の光信号として検出する方法を用いることも可能である。
【0061】
NDP/NMPの測定は糖転移酵素反応と同時に行っても良いし、糖転移反応後に行っても良い。糖転移酵素反応とNDP/NMP検出反応を同時に行うことはその簡便性から、より好ましく、例えば、本発明の糖鎖検出系を微小化してμTAS等のバイオチップとして用いる場合は(例えば、非特許文献14〜21参照)、糖転移反応室とNDP/NMP検出反応室が同一の反応室により行われるものであってもよく、糖転移酵素或いは変換酵素類が固定化されている反応室を用いても良い。また、糖転移酵素反応室、NDP/NMP検出反応室の他にシグナル検出室(流路)を設けてもよい。
【0062】
また、例えば、生体試料中にNDP/NMP検出反応の阻害物質が存在する場合、糖転移酵素反応後、反応液を予め簡単な処理により阻害物質を除去した後、NDP/NMP検出を行うことも可能である。例えば、阻害物質が酵素類である場合、加熱処理や溶媒処理、小さなクロマト担体などを用いて処理することが可能である。また例えば、本発明の糖鎖検出系を微小化してμTAS等のバイオチップとして用いる場合は(例えば、非特許文献14〜21参照)、サンプルがNDP/NMP検出反応室に行くまでの流路に加熱室を設けても良いし、サンプルがNDP/NMP検出反応室に行くまでの流路に分子ふるい、イオン交換、疎水分離、その他種々のなどの原理を利用した分離流路を設けることも可能である。また、阻害物質が低分子のものである場合、脱塩カラムなどにより前処理することも可能であり、例えば、μTASとして利用する場合は(例えば、非特許文献14〜21参照)、サンプルがNDP/NMP検出反応室に行くまでの流路に分子ふるい、イオン交換、疎水分離、その他種々のなどの原理を利用した分離流路を設けることも可能である。
【0063】
本発明の糖鎖検出系の利用形態
本発明の利用形態はいかなるものであってもよい。例えば、グリコシダーゼ処理した又は未処理の試料を糖転移酵素反応試薬とNDP/NMP検出反応試薬の入った試験管に添加、反応後、反応液をキュベットに移してNDP/NMPの測定を行うことによっても実施できる。また、該反応をキュベット中で行い、反応と同時に、NDP/NMPの測定を行うことによっても実施できる。また、該試料を糖転移酵素反応試薬の入った試験管中にて反応後、何らかの処理を施し、或いは未処理のまま、NDP/NMP検出反応試薬の入った試験管に添加、反応後、反応液をキュベットに移してNDP/NMPの測定を行うことによっても実施できるし、NDP/NMP検出反応をキュベット中で行うことにより、反応と同時にNDP/NMPの測定を行うことによっても実施できる。これらの方法は、自体公知の種々の自動分析装置により連続的に分析を行うことによっても実施できる。
【0064】
また、試料は微量であるほど好ましいことから、反応或いは検出をさらに微量化することが好ましく、例えば、96穴のタイタープレート中で反応或いは、タイタープレートに測定サンプルを添加して例えば、プレートリーダーにより測定することによっても実施できる。また、このような方法であれば、試料の微量化だけでなく、多検体を同時に測定することが可能であるので、種々の糖転移酵素−グリコシダーゼの反応セットを一度に調べることができ、操作がより簡便になる。
【0065】
さらに、μTASなどの微量チップとして本発明の糖鎖検出系を用いることにより、さらに、試料の微量化が可能になる(例えば、非特許文献14〜21参照)。また、μTASの場合、試料の精製流路を導入することもでき、種々のサンプルに対応することができる。さらに、大量の糖転移酵素−グリコシダーゼ反応セットを一枚のチップに組み込むことで、網羅的な解析が可能となっるため、糖鎖シーケンサーとしての利用も可能となる。また、チップ化により微小化されるため、携帯性が増加し、携帯型の健康診断装置としての利用も可能となるし、糖鎖センサーチップとしての利用も可能となる。
【0066】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、これらは単なる例示であって、本発明の範囲はかかる実施例に何ら限定されるものではない。
【0067】
実施例1 β 1−4 ガラクトシルトランスフェラーゼ、及びピルビン酸キナーゼ/乳酸脱水素酵素反応系による UDP 検出法を用いた糖鎖の検出及び定量
50mM グリシン/グリシン緩衝液 pH8.6 140μM NADH(シグマ社製) − 1.28mM ホスホエノールビルビン酸(シグマ社製)− 5mM 塩化マンガン− 50mM KCl − 370μM UDP−Gal(シグマ社製)− 0.2% αラクトアルブミン(シグマ社製)− 7U/ml ピルビン酸キナーゼ(シグマ社製)− 10U/ml 乳酸脱水素酵素(シグマ社製)− 12mU/ml β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ(東洋紡社製)の組成からなる反応液に10〜150μMのグルコース溶液180μlを添加、総量800μlとした反応液を30℃にて反応を行い、反応2時間におけるA340の減少を測定した(非特許文献22参照)。その結果、添加したグルコースの濃度に応じて直線的にA340の減少がみられた(図−4)。本結果から、本反応系によりグルコースの検出及び定量が可能であることが確認された。
【0068】
次に、同反応条件により500μMのガラクトース溶液、フコース溶液、シアル酸溶液、N−アセチルガラクトサミン溶液の測定を行った。その結果、いずれのガラクトース濃度においてもA340の減少は全く見られなかった(表1)。さらに、同反応条件により100μMのガラクトース、フコース、シアル酸、N−アセチルガラクトサミンを含む10〜150μMのグルコース溶液の測定を行った結果、グルコース濃度に応じて直線的にA340の減少が見られた(図−5)。本結果から、糖混合溶液でも、β1−4GalTの特性に応じてグルコースのみを検出、定量することができることが確認された。
【0069】
【表1】

Figure 2005046029
【0070】
次に、同反応条件により、10〜150μMのラクトース(Galβ1−4Glc)溶液の測定を行った結果、いずれのラクトース濃度においてもA340の減少は全く見られなかった(図−6)。さらに、βガラクトシダーゼ(東洋紡社製)により、処理したラクトースの測定を行った。その結果、ラクトース濃度に応じて直線的にA340の減少が見られた(図−6)。本結果から、グリコシダーゼ消化により糖転移酵素の反応性が変化すること、その変化から、糖鎖構造の推測が可能となることが確認された。
【0071】
実施例 ルイス構造糖鎖混合液の糖転移酵素による糖鎖解析シミュレーション
次に、表2に記載した各々未知量17種類のルイス関連構造糖鎖からなる混合溶液の種々の糖転移酵素による糖鎖解析についてのシミュレーションを行った。
【0072】
【表2】
Figure 2005046029
【0073】
【表3】
Figure 2005046029
【0074】
(1) α 1−3 フコシルトランスフェラーゼ VII を用いた解析
α1−3フコシルトランスフェラーゼVII(以後、FUT7と省略する場合もある)は、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−Rのみを基質として、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rを形成する酵素である(非特許文献24参照)。従って、表2記載のルイス関連構造糖鎖混合溶液中のSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−Rだけを検出することができる(表3参照)。さらに、該糖鎖混合溶液をα1−3フコース構造及びα1−4フコース構造を加水分解するα1−3/4フコシダーゼ(以下、α3/4Faseと省略する場合もある)により処理すると、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−RだけがFUT7によって検出可能なSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R構造に変換される(表3参照)。従って、予めFUT7のSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線を作成しておくことにより、これらの定量が可能となる。すなわち、未処理の該糖鎖混合溶液、及びα3/4Faseにより処理された該糖鎖混合溶液を各々FUT7を用いて測定し、未処理該糖鎖混合溶液の測定値がSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−Rの量となり、α3/4Fase処理該糖鎖混合溶液の測定値から未処理該糖鎖混合溶液の測定値を引いた値が、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rの量となる(表3参照)。
【0075】
以上の様に、FUT7とα3/4Faseを用いることにより該糖鎖混合溶液中のSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R及びSiaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rの検出及び定量が可能となる。
【0076】
(2) β 1−4 ガラクトシルトランスフェラーゼを用いた解析
β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼ(以下、β1−4GalTと省略する場合もある)はGlcNAc−Rを基質として、Galβ1−4GlcNAc−Rを形成する酵素である。表2に記載の糖鎖混合溶液中β1−4GalTにより検出されるのは、GlcNAc−Rのみである(表4参照)。さらに、該糖鎖混合溶液をβ1−4ガラクトース構造のみを特異的に加水分解するβ1−4ガラクトシダーゼ(以下、β4Gaseと省略する場合もある)により処理すると、Galβ1−4GlcNAc−Rだけがβ1−4GalTによって検出可能なGlcNAc−R構造に変換される(表4参照)。また、さらに、該糖鎖混合溶液をβ4Gase及びα3/4Faseにより処理すると、Galβ1−4GlcNAc−RとGalβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rのみが、β1−4GalTによって検出可能なGlcNAc−R構造に変換される(表−4参照)。さらに、該糖鎖混合溶液をβ1−3ガラクトース構造のみを特異的に加水分解するβ1−3ガラクトシダーゼ(以下、β3Gaseと省略する場合もある)により処理すると、Galβ1−3GlcNAc−Rだけがβ1−4GalTによって検出可能なGlcNAc−R構造に変換される(表−4参照)。また、さらに、該糖鎖混合溶液をβ3Gase及びα3/4Faseにより処理すると、Galβ1−3GlcNAc−RとGalβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rのみが、β1−4GalTによって検出可能なGlcNAc−R構造に変換される(表−4参照)。
【0077】
【表4】
Figure 2005046029
【0078】
従って、予めβ1−4GalTのGlcNAc−Rに対する検量線を作成しておくことにより、これらの定量が可能となる。すなわち、未処理の該糖鎖混合溶液、β4Gaseにより処理された該糖鎖混合溶液、β4Gaseとα3/4Faseにより処理された該糖鎖混合溶液、β3Gaseにより処理された該糖鎖混合溶液、β3Gaseとα3/4Faseにより処理された該糖鎖混合溶液を各々β1−4GalTを用いて測定すると、未処理該糖鎖混合溶液の測定値がGlcNAc−Rの量となり、β4Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値から未処理該糖鎖混合溶液の測定値を引いた値が、Galβ1−4GlcNAc−Rの量となる(表−4参照)。さらに、β4Gase及びα3/4Fase処理該糖鎖混合溶液の測定値からβ4Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値を引いた値が、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rの量となる(表−4参照)。また、β3Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値から未処理該糖鎖混合溶液の測定値を引いた値が、Galβ1−3GlcNAc−Rの量となり、β3Gase及びα3/4Fase処理該糖鎖混合溶液の測定値からβ3Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値を引いた値が、Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rの量となる(表−4参照)
【0079】
以上の様に、β1−4GalTとβ4Gase、β3Gase及びα3/4Faseを用いることにより該糖鎖混合溶液中のGlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、及びGalβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rの検出及び定量が可能となる。
【0080】
(3) α 1−3 フコシルトランスフェラーゼ IX を用いた解析
α1−3フコシルトランスフェラーゼIX(以下、FUT9と省略する場合もある)はGalβ1−4GlcNAc−R或いはFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rを基質として、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R或いはFucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rを形成する酵素である(非特許文献24参照)。
【0081】
表−2に記載の糖鎖混合溶液中FUT9によって検出されるのは、Galβ1−4GlcNAc−R及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rである(表−5参照)。さらに、該糖鎖混合溶液をβ4Gaseにより処理すると、Galβ1−4GlcNAc−RはFUT9で検出できないGlcNAc−Rに変換されるため、FUT9によって検出されるのはFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rのみとなる(表−5参照)。また、該糖鎖混合溶液をβ4Gase及びα3/4Faseにより処理すると、Fucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−RがFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに変換され、糖鎖混合溶液中のFUT9により検出される糖鎖は、Fucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−RとFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rとなる(表−5参照)。また、さらに、該糖鎖混合溶液をα1−3ガラクトースを特異的に加水分解するα1−3ガラクトシダーゼ(以下、α3Gaseと省略する場合もある)により処理すると、Galα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−RがFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに変換され、糖鎖混合溶液中のFUT9により検出される糖鎖は、Galα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rとなる(表−5参照)。また、さらに、該糖鎖混合溶液をα1−3N−アセチルガラクトサミンを特異的に加水分解するα1−3 N−アセチルがガラクトサミニダーゼ(以下、α3GNaseと省略する場合もある)により処理すると、GalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−RがFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに変換され、糖鎖混合溶液中のFUT9により検出される糖鎖は、GalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rとなる(表−5参照)。
【0082】
【表5】
Figure 2005046029
【0083】
従って、予めFUT9のGalβ1−4GlcNAc−R及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線を作成しておくことにより、これらの定量が可能となる。すなわち、未処理の該糖鎖混合溶液、β4Gaseにより処理された該糖鎖混合溶液、β4Gase及びα3/4Faseにより処理された該糖鎖混合溶液、α3Gaseにより処理された該糖鎖混合溶液、及びαGNaseにより処理された該糖鎖混合溶液をFUT9を用いて測定し、それぞれの測定値から各成分の定量が可能となる。例えば、β4Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値から未処理該糖鎖混合溶液の測定値を差し引いた値をGalβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線を用いて定量することにより、該糖鎖混合溶液中のGalβ1−4GlcNAc−R量が定量される(表−5参照)。また、β4Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値をFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線用いて定量することにより該糖鎖混合溶液中のFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R量が定量される(表−5参照)。また、β4Gase及びα3/4Fase処理該糖鎖混合溶液の測定値からβ4Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値を差し引いた値をFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線用いて定量することにより該糖鎖混合溶液中のFucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R量が定量される(表−5参照)。また、α3Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値から未処理該糖鎖混合溶液の測定値を差し引いた値をFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線用いて定量することにより該糖鎖混合溶液中のGalα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R量が定量される(表−5参照)。また、α3GNase処理該糖鎖混合溶液の測定値から未処該理糖鎖混合溶液の測定値を差し引いた値をFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線用いて定量することにより該糖鎖混合溶液中のGalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R量が定量される(表−5参照)。
【0084】
以上の様に、FUT9とβ4Gase、α3Gase、αGNase及びα3/4Faseを用いることにより糖鎖混合溶液中のFucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、GalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R、Galα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rの検出及び定量が可能となる。
【0085】
(4) α 1−2 フコシルトランスフェラーゼを及びその他の糖転移酵素系を用いた解析
α1−2フコシルトランスフェラーゼ(以下、α1−2FucTと省略する場合もある)はGalβ1−4GlcNAc−R或いはGalβ1−3GlcNAc−Rを基質として、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R或いはFucα1−2Galβ1−3GlcNAc−Rを形成する酵素である(非特許文献24参照)。
【0086】
表−2に記載の糖鎖混合溶液中α1−2FucTによって検出されるのは、Galβ1−4GlcNAc−R及びGalβ1−3GlcNAc−Rである(表−6参照)。さらに、該糖鎖混合溶液をβ4Gaseにより処理すると、Galβ1−4GlcNAc−Rはα1−2FucTで検出できないGlcNAc−Rに変換されるため、α1−2FucTによって検出されるのはGalβ1−3GlcNAc−Rのみとなる(表−6参照)。また、該糖鎖混合溶液をβ3Gaseにより処理すると、Galβ1−3GlcNAc−Rはα1−2FucTで検出できないGlcNAc−Rに変換されるため、α1−2FucTによって検出されるのはGalβ1−4GlcNAc−Rのみとなる(表−6参照)。従って、予めα1−2FucTのGalβ1−4GlcNAc−R及びGalβ1−3GlcNAc−Rに対する検量線を作成しておくことにより、これらの定量が可能となる。すなわち、未処理の該糖鎖混合溶液、β4Gaseにより処理された該糖鎖混合溶液、及びβ3Gaseにより処理された該糖鎖混合溶液をα1−2FucTを用いて測定し、それぞれの測定値から各成分の定量が可能となる。例えば、未処理該糖鎖混合溶液の測定値からβ4Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値を差し引いた値をGalβ1−4GlcNAc−Rに対する検量線を用いて定量することにより、該糖鎖混合溶液中のGalβ1−4GlcNAc−R量が定量される(表−6参照)。また、未処理該糖鎖混合溶液の測定値からβ3Gase処理該糖鎖混合溶液の測定値を差し引いた値をGalβ1−3GlcNAc−Rに対する検量線を用いて定量することにより、該糖鎖混合溶液中のGalβ1−3GlcNAc−R量が定量される(表−6参照)。
【0087】
【表6】
Figure 2005046029
【0088】
また、該糖鎖混合溶液をα2−3シアル酸構造を特異的に加水分解するα2−3シアリダーゼ(以下、α3Saseと省略する場合もある)により処理すると、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−RがGalβ1−3GlcNAc−R に、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−RがGalβ1−4GlcNAc−Rにそれぞれ変換され、Galβ1−3GlcNAc−R及びGalβ1−4GlcNAc−Rの構造に変化はなく、また、その他の成分もα1−2FucTに検出される構造に変換されないため、α3Saseにより処理した該糖鎖混合溶液をα1−2FucTを用いて測定して得られた測定値はSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、及びGalβ1−4GlcNAc−Rの総和を示す(表−6参照)。また、該糖鎖混合溶液をα3Sase及びα3/4Faseにより処理すると、Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−RがGalβ1−3GlcNAc−Rに、また、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−RがGalβ1−4GlcNAc−Rに変換され、さらに、Galβ1−3GlcNAc−R及びGalβ1−4GlcNAc−Rの構造に変化はなく、また、その他の成分もα1−2FucTに検出される構造に変換されないため、α3Sase及びα3/4Faseにより処理した該糖鎖混合溶液をα1−2FucTを用いて測定して得られた測定値は、Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、及びGalβ1−4GlcNAc−Rの総和を示す(表−6参照)。そこで、α3Sase及びα3/4Faseにより処理した該糖鎖混合溶液の測定値からα3Saseにより処理した該糖鎖混合溶液の測定値を差し引いた値は、Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rの総和を示すことになる(表−6参照)。該糖鎖混合溶液中のSiaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R量は上記実施例2−(1)の方法により定量が可能であり、Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、及びGalβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rの量は、上記実施例2−(2)の方法により測定が可能であるので、これらの方法によりSiaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、及びGalβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R量を差し引くことにより、該糖鎖混合溶液中のSiaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rの量を定量することが可能となる。
【0089】
以上の様に、α1−2FucTとβ3Gase、β4Gase、α3Sase、及びα3/4Faseを用いることにより該糖鎖混合溶液中のGalβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rの検出及び定量が可能となる。
【0090】
(4) α 1−3/4 フコシルトランスフェラーゼを及びその他の糖転移酵素系用いた解析
α1−3/4フコシルトランスフェラーゼ(以下、FUT3と省略する場合もある)は、Galβ1−4GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−RのGlcNAcにα1−3結合でフコースを転移して、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−Rを生成するα1−3フコシルトランスフェラーゼ活性と、Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−RのGlcNAcα1−4結合でフコースを転移して、Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rを生成するα1−4フコシルトランスフェラーゼ活性を有する酵素である(非特許文献24参照)。従って、FUT3のGalβ1−4GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−Rに対する検量線を作成しておくことにより、上記実施例2−(1)〜(3)と同様に種々のグリコシダーゼとの組み合わせにより糖鎖の解析が可能となる。
【0091】
例えば、表−2記載のルイス関連構造糖鎖混合溶液をα1−2フコース構造を特異的に加水分解するα1−2フコシダーゼ(以下、α2Faseと省略する場合もある)により処理した後、加熱処理などにより一旦α2Faseを失活させた後、β3Gaseで処理したものをFUT3を用いて測定した測定値は、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rの総和となる(表−7参照)。ここで、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(1)の方法により定量可能であり、Galβ1−4GlcNAc−R量、及びGalβ1−3GlcNAc−R量は上記実施例2−(2)の方法により定量可能であり、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(3)の方法により定量可能であることから、本測定値からSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R量を差し引くことにより、該糖鎖混合溶液中のSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−Rの定量が可能になる。
【0092】
【表7】
Figure 2005046029
【0093】
また例えば、該糖鎖混合溶液をα3Saseにより処理した後、加熱処理などにより一旦α3Saseを失活させた後、β3Gaseで処理したものをFUT3を用いて測定した測定値は、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−Rの総和となる(表−7参照)。ここで、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(1)の方法により定量可能であり、Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(2)の方法により定量可能であり、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(3)の方法により定量可能であることから、本測定値からSiaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、及びFucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R量を差し引くことにより、該糖鎖混合溶液中のFucα1−2Galβ1−3GlcNAc−Rの定量が可能になる。
【0094】
また例えば、該糖鎖混合溶液をα3Gaseにより処理したものをFUT3を用いて測定した測定値は、Galα1−3(Fucα1−2)Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、及びGalα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−Rの総和となる(表−7参照)。ここで、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−Rの量は本実施例で上述された方法により定量可能であり、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(1)の方法により定量可能であり、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R量は上記実施例2−(2)の方法により定量可能であり、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、Galα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(3)の方法により定量可能であることから、本測定値からSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、及びGalα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R量を差し引くことにより、該糖鎖庫運号溶液中のGalα1−3(Fucα1−2)Galβ1−3GlcNAc−Rの定量が可能になる。
【0095】
また例えば、該糖鎖混合溶液をα3GNaseにより処理したものをFUT3を用いて測定した測定値は、GalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、及びGalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−Rの総和となる(表−7参照)。ここで、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−Rの量は本実施例で上述された方法により定量可能であり、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(1)の方法により定量可能であり、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R量は上記実施例2−(2)の方法により定量可能であり、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、GalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(3)の方法により定量可能であることから、本測定値からSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、及びGalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−4GlcNAc−R量を差し引くことにより、該糖鎖混合溶液中のGalNAcα1−3(Fucα1−2)Galβ1−3GlcNAc−Rの定量が可能になる。
【0096】
また例えば、該糖鎖混合溶液をα3/4Faseとβ3Gaseにより処理したものをFUT3を用いて測定した測定値は、Fucα1−2Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rの総和となる(表−7参照)。
【0097】
ここで、Siaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−Rの量は本実施例で上述された方法により定量可能であり、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−Rの量は上記実施例2−(1)の方法により定量可能であり、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−RR量は上記実施例2−(2)の方法により定量可能であり、Fucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R量は上記実施例2−(3)の方法により定量可能であり、Siaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R量は上記実施例2−(4)の方法により定量可能であることから、本測定値からSiaα2−3Galβ1−3GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−3GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Siaα2−3Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4GlcNAc−R、Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc−R、Fucα1−2Galβ1−4GlcNAc−R、及びSiaα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−R量を差し引くことにより、該糖鎖混合溶液中のFucα1−2Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNAc−Rの定量が可能になる。
【0098】
以上の様に、本実施例の(1)〜(4)の方法を組み合わせることにより、表−2記載のルイス関連構造糖鎖混合溶液の17種類の糖鎖を全て検出、定量することが可能であることが確認された。このような結果を踏まえ、さらに、糖鎖の大きな構造を認識する糖転移酵素(例えば、α1−6フコシルトランスフェラーゼやβ1−4 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼIII、或いはβ1−6 N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼV等)を用いることで、更に詳細な情報を得ることができる。また、糖脂質に特異性の高い糖転移酵素と糖蛋白質に特異性の高い糖転移酵素を使い分けることによってもさらに詳細な解析が可能になる。また、さらに、エンド型グリコシダーゼを活用することによってもさらに詳細な解析が可能になると考えられる。
【0099】
【発明の効果】
本発明の方法では、従来の方法とは異なり液体状の試料に液体状の反応試薬を添加するだけで、感度良く糖鎖の解析が可能となり、液体−液体の反応で有るため従来の方法とは異なり検出システムの微小化が可能となる。また、特異性の高い糖転移酵素を用いてため、試料を予め標識したり精製したりする必要はなく、非常に簡便に糖鎖の解析が可能となる。
【0100】
解析システムの微小化が可能になるため、例えばμTASなどを用いることで他種類の糖転移酵素−グリコシダーゼのセットを一度に測定することができ、糖鎖の網羅的解析、すなわち、糖鎖シーケンサーの開発が可能になる。また、簡便に糖鎖変化を測定できるため種々の診断薬用途或いは健康診断装置としての利用も可能になる。また、微小化により、携帯性が向上することから携帯型健康診断装置或いは健康診断チップとして利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本図は、GDP−フコースやUDP−ガラクトースなどのNDP−糖を糖供与体とする糖転移酵素を糖鎖検出用素子として用いた場合の糖鎖検出方法の一例を示すものである。
【図2】本図は、CMP−SiaなどのCMP−糖を供与体とする糖転移酵素を糖鎖検出用素子として用いた場合の糖鎖検出方法の一例を示すものである。
【図3】本図は、GDP−フコースやUDP−ガラクトースなどのNDP−糖を糖供与体とする糖転移酵素を糖鎖検出用素子として用いた場合の糖鎖検出方法の一例を示すものであり、その中でも発光法による方法を示すものである。
【図4】本図は、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼを糖鎖検出素子として用いてグルコースを測定した結果を示すものである。
【図5】本図は、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼを糖鎖検出素子として用いてグルコースを測定した場合に、β1−4ガラクトシルトランスフェラーゼの基質となり得ない糖質が存在してもグルコースの検出には影響が無いことを示した図である。
【図6】本図は、ガラクトシダーゼを組み合わせてβ1−4ガラクトシルトランスフェラーゼを糖鎖検出素子として用いてラクトースを測定した結果を示すものであり、グリコシダーゼ消化により糖転移酵素の反応性が変化すること、その変化から、糖鎖構造の推測が可能となることを示した図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rapid and simple detection method and analysis method.
[0002]
[Prior art]
Sugar chains are substances in which various monosaccharides are linked by glycosidic bonds, and recent research has shown that they play an important role in various biological phenomena such as development / differentiation, nervous system, immune system, and cancer metastasis. It has become clear. Therefore, application to various fields including pharmaceuticals is expected, and interest in this sugar chain is increasing more and more.
In order to put sugar chains into practical use in various fields, in addition to the development of molecular biological analysis methods and sugar chain synthesis techniques, structure analysis techniques for sugar chains are important. However, sugar chains are difficult to detect because they exhibit little color development, fluorescence, or UV absorption, and because they have a branched structure and a variety of binding modes between constituent monosaccharides, Analysis can be said to be more difficult than peptide analysis and nucleic acid analysis.
[0003]
Currently known sugar chain analysis methods are classified into two types: a method of analyzing sugar chains after labeling and a method of analyzing without labeling. In the two-dimensional map method, which is one of the analysis methods by labeling, sugar chains fluorescently labeled with a fluorescent substance 2-aminopyridine are analyzed by two types of HPLC columns with different modes, and the analytical values in each column are known. This is a method for estimating the sugar chain structure of a sample with reference to an analysis map (for example, see Non-Patent Documents 1 to 5). In addition, FACE method (Fluorophore Assisted Carbohydrate Electrophoresis), which is another method of analysis by labeling, is a method in which a sugar chain fluorescently labeled with a fluorescent substance having a charge is analyzed by electrophoresis, and the structure is similarly estimated. . These fluorescent labeling methods (see, for example, Non-Patent Documents 6 to 8) are often used because they have high sensitivity and can analyze a small amount of sample. However, glycoproteins or glycolipids from biological samples are used. In other words, pretreatments such as purification of the sugar chain, excision of the sugar chain from the purified sample, labeling reaction of the sugar chain, and crude purification after labeling are necessary, and therefore, the operation is complicated and time-consuming. In addition, since these methods are basically HPLC analysis or electrophoretic analysis, it is difficult to directly analyze an unpurified biological sample in which other types of sugar chains or fluorescent substances are mixed, and it can be said that it is a simple method. It was not a thing.
[0004]
There are two known methods for analyzing unlabeled sugar chains, one using an analytical instrument and the other using biofunctional molecules such as antibodies. The HPAE-PAD method (High Performance Anion Exchange Exchange Detection), which is one of the analysis methods using analytical instruments, utilizes the property that sugar chains exhibit anionic properties in alkaline solutions. In this method, analysis is performed by anion exchange chromatography using a mobile phase, and a sugar chain is detected by a pulsed amperometry detector (for example, see Non-Patent Document 9). This method is excellent in that it can be analyzed without labeling sugar chains, but requires a special device, is inferior to the fluorescence labeling method in sensitivity, and it is difficult to prepare an unlabeled standard substance However, there was a problem such as low information due to low penetration rate. Further, as in the fluorescence labeling method, direct analysis of an unpurified biological sample is difficult and cannot be said to be a simple method. As other instrumental analysis methods, the development of NMR methods (for example, see Non-Patent Document 10) and mass spectrometry methods (for example, Non-Patent Documents 11 to 13) are progressing. None of the devices have been completed, and again, it has the disadvantage that direct analysis of unpurified biological samples is difficult.
[0005]
Unlike methods using instrumental analysis as described above, methods using biofunctional molecules are considered to be capable of direct analysis of unpurified biological samples because they utilize the high specificity and molecular recognition ability of living organisms. As these biofunctional molecules, lectins, which are proteins that specifically recognize sugar chains and bind / crosslink, and anti-sugar chain antibodies are often used for detection and analysis of sugar chains. However, although these antibodies and lectins specifically recognize and bind to sugar chains, they only bind and do not emit any signal that can detect the binding. Even if a molecular solution was added and reacted, it was impossible to detect in the solution whether or not it was bound. Therefore, in order to detect the binding, the reaction must be performed using a target biological sample or an immobilized biological molecule such as an antibody or a lectin. After the molecule is bound to the sugar chain, the biomolecule bound by another technique such as a secondary antibody must be detected, which is very complicated.
[0006]
As described above, it has been a reality that a sugar chain can be easily and rapidly analyzed with high sensitivity, and a technique for directly analyzing a sugar chain of an unpurified biological sample has not been developed.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
“Biochemical and Biophysical Research Communications”, 85, p257, 1978. Biochemical and Biophysical Research Communications.
[0008]
[Non-Patent Document 2]
"Analytical Biochemistry", 163, p489, 1987
[0009]
[Non-Patent Document 3]
"Analytical Biochemistry", Vol.171, p73, 1988
[0010]
[Non-Patent Document 4]
"Analytical Biochemistry", 226, p130, 1995
[0011]
[Non-Patent Document 5]
"Biochemical Experimental Method 23, Glycoprotein Glycosid Research Method", Japan Society of Science Publishing Center, 1989
[0012]
[Non-Patent Document 6]
“Journal of Chromatography”, 646, p227, 1993
[0013]
[Non-Patent Document 7]
“Journal of Chromatography”, 705, p89, 1995.
[0014]
[Non-Patent Document 8]
“Journal of Chromatography”, 720, p295, 1996
[0015]
[Non-patent document 9]
"Method in Enzymology", 179, p65, 1989
[0016]
[Non-Patent Document 10]
"Advanceds in carbhydrate chemistry and biochemistry", 41, p209, 1983
[0017]
[Non-Patent Document 11]
"Advanceds in carbhydrate chemistry and biochemistry", 45, p19, 1987
[0018]
[Non-Patent Document 12]
“Journal of Chromatography B”, 734, p169, 1999
[0019]
[Non-Patent Document 13]
"Analytical Biochemistry", 207, p203, 1992
[0020]
[Non-Patent Document 14]
"Electrology E", 119, p476, 1999
[0021]
[Non-Patent Document 15]
"Proceedings of the Micro-TAS '98 Workshop, Banff, Canada", p1, 1998. Proceedings of the Micro-TAS '98 Workshop, Banff, Canada.
[0022]
[Non-Patent Document 16]
"Analytical chemistry, 71, p566, 1999
[0023]
[Non-Patent Document 17]
"Analytical chemistry, 70, p684, 1998
[0024]
[Non-Patent Document 18]
"Analytical chemistry, 70, p 5172, 1998
[0025]
[Non-Patent Document 19]
"Analytical chemistry, 70, p3790, 1998
[0026]
[Non-Patent Document 20]
"Analytical chemistry, 71, p4669, 1999
[0027]
[Non-patent document 21]
"Handbook of Glycosyltransferase and Related Genes", Springer, 2001
[0028]
[Non-Patent Document 22]
"Analytical Biochemistry", 36, p43, 1970
[0029]
[Non-Patent Document 23]
“Current Opinion in Drug Discovery & Development”, 3, p 756, 2000
[0030]
[Non-patent Document 24]
“Protein Nucleic Acid Enzyme December 1998 Special Issue Glycobiology From Glycan Information Transmission to Reception Mechanism”, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., p130, 1998
[0031]
[Means for Solving the Problems]
It is clear that glycan analysis using biofunctional molecules is useful in that analysis of an unpurified biological sample is possible and pretreatment such as labeling is unnecessary. Biofunctional molecules that can be used for detection of sugar chains, that is, biofunctional molecules that act on sugar chains include the above-mentioned lectins, anti-glycan antibodies, sugar chain digestion enzymes (glycosidases), glycosyltransferases (glycosyltransferases) And sulfate group transferase. Among the biofunctional molecules of the present invention, the glycosyltransferase specifically recognizes a sugar chain and is a biofunctional molecule that emits a detectable signal by reaction (or binding) with a sugar chain. Pay attention.
[0032]
Glycosyltransferase is an enzyme that uses a sugar nucleotide as a sugar donor and links a sugar in a specific form at a specific position of a sugar chain that is a sugar acceptor. Acid or nucleoside monophosphate (hereinafter sometimes abbreviated as NDP / NMP) is produced. Since this NDP / NMP can be easily detected by various methods, it is possible to detect whether or not a sugar transfer reaction has occurred by detecting whether NDP / NMP has been generated. That is, a biological sample to be measured is added to a reaction solution containing a glycosyltransferase having a specific sugar chain structure as a substrate and a sugar nucleotide serving as a sugar donor of the glycosyltransferase, and the glycosyltransferase is added. NDP / NMP is measured after the reaction is performed under the conditions under which the enzyme can react or during the glycosyltransferase reaction, and if NDP / NMP is detected, the substrate of the glycosyltransferase in the biological sample It can be seen that the sugar chain structure is included. In addition, since the amount of NDP / NMP produced by the glycosyltransferase reaction is proportional to the concentration of the sugar chain structure in the biological sample, the sugar chain structure can be quantified simultaneously with the detection of the sugar chain structure.
[0033]
For example, β1-4 galactosyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as β1-4GalT), which is a kind of glycosyltransferase, is UDP-galactose (hereinafter abbreviated as UDP-Gal in the absence of α-lactalbumin). Β1 to N-acetylglucosamine (hereinafter also abbreviated as GlcNAc) of a sugar acceptor substrate GlcNAc-R (GlcNAc: N-acetylglucosamine, R: sugar, represents a sugar chain). -4 bond is an enzyme that transfers galactose (hereinafter sometimes abbreviated as Gal), and by the glycosyltransferase reaction, Galβ1-4GlcNAc-R (Gal: galactose, GlcNAc: N-acetylglucosamine, R: sugar, Sugar chain) and uridine 5′-diphosphate (hereinafter, sometimes referred to as UDP) There is generated. Therefore, after adding a biological sample to the reaction solution containing β1-4GalT and UDP-Gal and reacting at a suitable temperature for a certain period of time, or measuring UDP during the reaction, production of UDP is detected. When it is determined, GlcNAc-R (R represents a sugar or a sugar chain) is present in the biological sample. Further, GlcNAc-R can be quantified by measuring the production amount of UDP.
[0034]
In addition, more glycan structure information can be obtained by comparing the glycosyltransferase reactivity of a biological sample treated with glycosidase, an enzyme that specifically cleaves monosaccharides constituting sugar chains, and a biological sample that is not treated. . For example, when GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, and Galβ1-3GlcNAc-R are mixed in a biological sample, when the biological sample is measured using β1-4GalT, only GlcNAc-R is detected and quantified. The Next, after digesting the biological sample with β1-4 galactosidase that specifically cleaves β1-4 galactose and measuring the biological sample using β1-4GalT, the amount of Galβ1-4GlcNAc-R is β1-4GalT. Therefore, Galβ1-4GlcNAc-R can be detected and quantified. Similarly, by performing digestion with β1-3 galactosidase that specifically cleaves β1-3 galactose, the Galβ1-3GlcNAc-R structure can be detected and quantified. In addition, after treatment with fucosidase that specifically cleaves fucose (hereinafter sometimes abbreviated as Fuc), the reaction amount of β1-4GalT (UDP production amount) does not increase, so fucosylated GlcNAc-R Is confirmed not to exist. Thus, it is possible to obtain more sugar chain structure information by combining glycosidase digestion and glycosyltransferase.
[0035]
By combining several sets of glycosyltransferases and glycosidases like this, it is considered that more advanced sugar chain structure analysis is possible.
[0036]
As described above, it has been found that simple and rapid structural analysis and quantification of sugar chains are possible by using glycosyltransferase as a sugar chain sensor element and NDP / NMP as a reaction signal.
[0037]
That is, the present invention includes the following inventions.
[0038]
Item 1. A method for detecting a sugar chain based on the reactivity of glycosyltransferase.
Item 2. A method for analyzing a sugar chain based on a change in the reactivity of glycosyltransferase before a sugar-cleaving enzyme is acted on and after a sugar-cleaving enzyme is acted on.
Item 3. A method for analyzing a sugar chain by combining several methods according to claim 1 and / or several methods according to claim 2.
Item 4. Item 4. The method according to any one of Items 1 to 3, wherein the reactivity of glycosyltransferase is detected by detecting nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate generated by a glycosyltransferase reaction.
Item 5. The glycosyltransferase is at least one selected from the group consisting of galactosyltransferase, fucosyltransferase, sialyltransferase, N-acetylglucosaminyltransferase, N-acetylgalactosaminyltransferase, mannosyltransferase, glucosyltransferase, and xylosyltransferase. Item 5. The method according to any one of Items 1 to 4.
Item 6. Item 2. The sugar-cleaving enzyme is at least one selected from the group consisting of galactosidase, fucosidase, sialidase (or neuraminidase), N-acetylglucosaminidase, N-acetylgalactosaminidase, mannosidase, glucosidase, xylosidase, and glucuronidase. 6. The method according to any one of 5.
Item 7. Item 7. The method according to any one of Items 4 to 6, wherein the detected nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate is at least one selected from the group consisting of UDP, GDP, and CMP.
Item 8. Convert the amount of nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate generated by the glycosyltransferase reaction into an amount of a substance that can be easily detected by at least one enzyme reaction, and measure the amount of the converted substance. Item 8. The method according to any one of Items 4 to 7, wherein the method comprises measuring the amount of nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate produced by a glycosyltransferase reaction.
Item 9. 9. The method according to claim 8, wherein the method for measuring the amount of the converted substance is at least one selected from the group consisting of absorbance change measurement, luminescence measurement, and electrical signal measurement. .
Item 10. Item 10. The method according to Item 9, wherein the UDP or GDP detection method comprises the following steps (A) to (C).
(A) A step of reacting UDP or GDP produced by a glycosyltransferase reaction with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce UTP or GTP and pyruvate.
(B) A step of reacting pyruvic acid produced in the step (A) with NADH in the presence of lactate dehydrogenase to produce lactic acid and NAD.
(C) A step of measuring the amount of NADH reduced by the step (B).
Item 11. Item 10. The method according to Item 9, wherein the CMP detection method comprises the following steps (A) to (D).
(A) A step of reacting CMP and ATP produced by a glycosyltransferase reaction in the presence of myokinase to produce CDP and ADP.
(B) A step of reacting CDP and ADP produced in the step (A) with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce CTP, ATP and pyruvate.
(C) A step of reacting pyruvic acid generated in the step (B) with NADH in the presence of lactate dehydrogenase to produce lactic acid and NAD.
(D) A step of measuring the amount of NADH reduced by the step (C).
Item 12. Item 10. The method according to Item 9, wherein the UDP or GDP detection method comprises the following steps (A) to (D).
(A) A step of reacting UDP or GDP produced by a glycosyltransferase reaction with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce UTP or GTP and pyruvate.
(B) A step of inactivating the enzyme activity of pyruvate kinase after the step (A).
(C) A step of reacting UTP or GTP produced in the step (A) with ADP in the presence of nucleoside diphosphate kinase to produce UDP or GDP and ATP.
(D) A step of measuring the amount of ATP produced by the step (C) with luciferase.
Item 13. Item 10. The method according to Item 9, wherein the CMP detection method comprises the following steps (A) to (E).
(A) A step of reacting CMP and ATP produced by a glycosyltransferase reaction in the presence of myokinase to produce CDP and ADP.
(B) A step of reacting CDP and ADP produced in the step (A) with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce CTP, ATP and pyruvate.
(C) A method of inactivating the enzyme activities of myokinase and pyruvate kinase after the step (B).
(D) A step of reacting CTP or ATP produced in the step (B) with ADP in the presence of nucleoside diphosphate kinase to produce CDP or ADP and ATP.
(E) A step of measuring the amount of ATP produced by the step (D) with luciferase.
Item 14. Item 14. A sugar chain analyzer using any one of the methods according to items 1 to 13.
Item 15. Item 14. A sugar chain sensor using the method according to any one of items 1 to 13.
Item 16. A sugar chain sensor chip using the method according to claim 1.
Item 17. A diagnostic agent using the method according to claim 1.
Item 18. A health diagnostic apparatus using the method according to claim 1.
Item 19. A health sensor using the method according to claim 1.
Item 20. A health diagnostic sensor chip using the method according to claim 1.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is a sugar chain analysis method utilizing the property that nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate (hereinafter sometimes abbreviated as NDP / NMP) is generated by the high substrate characteristics and reaction of glycosyltransferase, It is a sugar chain analysis method characterized by measuring NDP / NMP produced by reaction of glycosyltransferase reactivity with an unknown sample. Furthermore, the present invention is a sugar chain analysis method characterized by analyzing a difference in reactivity of various glycosyltransferases before and after performing various glycosidase digestions.
[0040]
Glycosyltransferase reaction of the present invention
In the present invention, a glycosyltransferase is a sugar nucleotide linked to a sugar chain serving as a sugar acceptor using a sugar nucleotide as a sugar donor, and a nascent sugar chain and a nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate (hereinafter abbreviated as NDP / NMP). Any form may be used as long as it has the property. The glycosyltransferase may be extracted from nature, may be produced by genetic recombination, and may be derived from any biological species. In addition, a single purified preparation is not necessarily required as long as the contaminating glycosyltransferase or the hybridizing glycosidase does not exist so as to affect the glycosyltransferase reaction. It is also possible to use a fused glycosyltransferase in which another protein or peptide is fused to a glycosyltransferase as long as it does not affect the glycosyltransferase reaction. Furthermore, it is also possible to use an immobilized glycosyltransferase in a form in which glycosyltransferase is bound to various supports. For example, when the sugar chain detection system of the present invention is miniaturized and analyzed as a biochip such as a micro total analysis system (hereinafter sometimes abbreviated as μTAS) (for example, see Non-Patent Documents 14 to 20), It may be a chip that supplies a glycosyltransferase solution to a glycosyltransferase reaction chamber, or a chip in which the glycosyltransferase in the glycosyltransferase chamber is immobilized. The glycosyltransferase used in the present invention preferably has a well-known substrate specificity. However, even a glycosyltransferase having an unclear substrate specificity can be confirmed by confirming the substrate specificity by a preliminary experiment. It can be used in the present invention.
[0041]
Examples of the glycosyltransferase used in the present invention include galactosyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as GalT), fucosyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as FucT), and sialyltransferase (hereinafter abbreviated as SiaT). ), N-acetylglucosaminyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as GlcNAcT), N-acetylgalactosaminyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as GalNAcT), mannosyltransferase (hereinafter abbreviated as ManT). ), Glucosyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as GlcT), xylosyltransferase (hereinafter also abbreviated as XylT) and the like can be used (for example, see Non-Patent Document 21). ), It can be used of any type as long in those resulting nucleoside diphosphate or monophosphate by transglycosylation reactions.
[0042]
For example, as GalT, β1-4 galactosyltransferase-I, β1-4 galactosyltransferase-II, β1-4 galactosyltransferase-III β1-4 galactosyltransferase-IV, β1-4 galactosyltransferase-V, β1-4 galactosyltransferase- VI β1-4 galactosyltransferase-VII, β1-3 galactosyltransferase-I, β1-3 galactosyltransferase-II, β1-3 galactosyltransferase-III, β1-3 galactosyltransferase-IV, β1-3 galactosyltransferase-V, α1- 3 galactosyltransferase and the like are exemplified (for example, see Non-Patent Document 21), but UDP-galacto (Hereinafter also abbreviated as UDP-Gal) as a sugar donor to transfer galactose and produce uridine 5′-diphosphate (hereinafter abbreviated as UDP) as a reaction product. Anything can be used.
[0043]
Further, for example, as FucT, α1-2 fucosyltransferase-I, α1-2 fucosyltransferase-II, α1-3 / 4 fucosyltransferase, α1-3 fucosyltransferase-IV, α1-3 fucosyltransferase-V, α1- 3 fucosyltransferase-VI, α1-3 fucosyltransferase-VII, α1-3 fucosyltransferase-IX, α1-6 fucosyltransferase and the like are exemplified (for example, see Non-Patent Document 21), but GDP-fucose (hereinafter referred to as GDP) -Fuc) may be used as a sugar donor to transfer fucose, and any guanosine 5'-diphosphate (hereinafter may be abbreviated as GDP) as a reaction product is used. Is possible .
[0044]
For example, as SiaT, α2-3 sialyltransferase-I (ST3Gal-I), α2-3 sialyltransferase-II (ST3Gal-II), α2-3 sialyltransferase-III (ST3Gal-III), α2-3 Sialyltransferase-IV (ST3Gal-IV), α2-3 sialyltransferase-V (ST3Gal-V), galactose α2-6 sialyltransferase-I (ST6Gal-I), N-acetylgalactosamine α2-6 sialyltransferase-I (ST6GalNAc -I), N-acetylgalactosamine α2-6 sialyltransferase-II (ST6GalNAc-II), N-acetylgalactosamine α2-6 sialyltransferase-I I (ST6GalNAc-III), N-acetylgalactosamine α2-6 sialyltransferase-IV (ST6GalNAc-IV), α2-8 sialyltransferase-I (ST8Sia-I), α2-8 sialyltransferase-II (ST8Sia-II), Examples include α2-8 sialyltransferase-III (ST8Sia-III), α2-8 sialyltransferase-IV (ST8Sia-IV), α2-8 sialyltransferase-V (ST8Sia-V) (for example, non-patent literature). 21), sialic acid is transferred using CMP-sialic acid (hereinafter sometimes abbreviated as CMP-Sia) as a sugar donor, and 5′-cytidylic acid (hereinafter sometimes abbreviated as CMP) as a reaction product. ) If it is possible to use in any one.
[0045]
For example, GlcNAcT includes β1-2 N-acetylglucosaminyltransferase-I (GnT-I), β1-2 N-acetylglucosaminyltransferase-II (GnT-II), β1-3 N-acetyl. Glucosaminyltransferase (i-GnT), fucose β1-3 N-acetylglucosaminyltransferase (Fringe), β1-4 N-acetylglucosaminyltransferase-III (GnT-III), β1-4 N-acetylgluco Saminyltransferase-IV (GnT-IV), β1-4 N-acetylglucosaminyltransferase-VI (GnT-VI), β1-6 N-acetylglucosaminyltransferase-V (GnT-V), I antigen formation β1-6 N- Cetylglucosaminyltransferase (I-GnT), core 2 forming β1-6 N-acetylglucosaminyltransferase-I, core 2 forming β1-6 N-acetylglucosaminyltransferase-II, core 2 forming β1-6 N -Acetylglucosaminyltransferase-III, α1-4 N-acetylglucosaminyltransferase and the like are exemplified (for example, see Non-Patent Document 21), but UDP-N-acetylglucosamine (hereinafter abbreviated as UDP-GlcNAc) In some cases, N-acetylglucosamine can be transferred using a sugar donor as a sugar donor, and UDP can be generated as a reaction product.
[0046]
Further, for example, as GalNAcT, β1-4 N-acetylgalactosaminyltransferase, α1-3 N-acetylgalactosaminyltransferase (blood group A antigen synthase), α1-3 N-acetylgalactosaminyltransferase ( (For example, refer to Non-Patent Document 21) and N-acetylgalactosamine using UDP-N-acetylgalactosamine (hereinafter sometimes abbreviated as UDP-GalNAc) as a sugar donor. Any substance can be used as long as it can transfer UDP and produce UDP as a reaction product.
[0047]
In addition, ManT can be used as long as it transfers mannose using GDP-mannose (hereinafter sometimes abbreviated as GDP-Man) as a sugar donor to produce GDP as a reaction product.
[0048]
Further, GlcT can be used as long as it transfers glucose using UDP-glucose (hereinafter sometimes abbreviated as UDP-Glc) as a sugar donor and generates UDP as a reaction product.
[0049]
Further, XylT can be used as long as it transfers UDP-xylose (hereinafter sometimes abbreviated as UDP-Xyl) as a sugar donor to transfer xylose and generates UDP as a reaction product.
[0050]
The glycosyltransferase reaction may be any conditions as long as it is a reaction condition for carrying out the glycosyltransferase reaction, but it is preferable to use conditions close to the optimum reaction conditions for the glycosyltransferase used. Further, it is more preferable if the reaction conditions are such that the glycosidase used in a pair can act. For example, the reaction temperature is preferably in the range of 20 to 45 ° C, more preferably 25 ° C to 42 ° C, and still more preferably 30 ° C to 40 ° C, and generally a reaction temperature around 37 ° C is often used. However, since the optimum reaction temperature varies depending on the type of glycosyltransferase, it is generally not possible to set a general temperature. Various glycosidases to be used depending on the glycosyltransferase used or in pairs. It is desirable to set appropriately according to the property. Also, for example, the reaction pH is preferably pH 4.0 to 9.0, more preferably optimum reaction pH 5.0 to 8.5, and still more preferably optimum reaction pH 5.5 to 8.0. However, it is desirable to set appropriately according to the kind of glycosyltransferase and various properties of the glycosidase used as a pair as well as the optimum reaction temperature.
[0051]
When a substance that inhibits the glycosyltransferase reaction is present in the biological sample, the glycosyltransferase reaction may be performed after removing the inhibitory substance by a simple treatment in advance. For example, when the inhibitor is an enzyme, it can be treated using heat treatment, solvent treatment, a small chromatographic carrier, or the like. For example, when the sugar chain detection system of the present invention is miniaturized and analyzed as a biochip such as μTAS (see, for example, Non-Patent Documents 14 to 20), the channel is heated up to the glycosyltransferase reaction chamber. A chamber may be provided, or a separation channel utilizing principles such as molecular sieving, ion exchange, hydrophobic separation, and various other types may be provided in the channel until the sample goes to the glycosyltransferase reaction chamber. . In addition, when the inhibitor is a low-molecular substance, it can be pretreated with a desalting column or the like, and when used as a μTAS, a molecular sieve is passed through the flow path until the sample goes to the glycosyltransferase reaction chamber, It is also possible to provide a separation channel utilizing principles such as ion exchange, hydrophobic separation, and various other types.
[0052]
Sugar nucleotide of the present invention
In the present invention, it is preferable to use a sugar nucleotide that is specific for the glycosyltransferase used. For example, UDP-Gal for GalT, GDP-Fuc for FucT, CMP-Sia for SiaT, UDP-GlcNAc for GlcNAcT, UDP-GalNAc for GalNAcT, and GDP-Man for ManT, UDP-Glc is preferably used in the case of GlcT, and UDP-Xyl is preferably used in the case of XylT. The sugar nucleotide concentration may be any conditions as long as it produces nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate by a glycosyltransferase reaction. Preferably, the sugar nucleotide concentration is ½ of the Km value for the sugar nucleotide of the glycosyltransferase used. More than twice, more preferably more than twice the Km value, even more preferably more than 5 times the Km value, and most preferably more than 10 times the Km value.
[0053]
Glycosidase used in the present invention
In the present invention, any glycosidase can be used as long as it hydrolyzes the glycosidic bond of the sugar chain. The glycosidase may be extracted from nature, may be produced by genetic recombination, and may be derived from any biological species. In addition, a single purified sample is not necessarily required as long as a contaminating enzyme that causes a reaction other than the target reaction does not exist so much as to significantly affect the glycosidase reaction or the glycosyltransferase reaction. It is also possible to use a fused glycosidase in which another protein or peptide is fused to a glycosidase as long as it does not affect the glycosidase reaction. Furthermore, it is also possible to use immobilized glycosidase in a form in which glycosidase is bound to various supports. In addition, for example, when analyzing the sugar chain detection system of the present invention as a microchip and analyzing it as a biochip such as μTAS (see, for example, Non-Patent Documents 14 to 21), a chip that supplies a glycosidase solution to a glycosidase reaction chamber Alternatively, the chip may be a chip in which the glycosidase in the glycosidase reaction chamber is immobilized.
[0054]
As the glycosidase, for example, galactosidase, fucosidase, sialidase (neuraminidase), N-acetylglucosaminidase, N-acetylgalactosaminidase, mannosidase, glucosidase, xylosidase, and the like are preferable. For example, it is preferable to separately use β1-3 galactosyltransferase, β1-4 galactosyltransferase, or β1-6 galactosyltransferase, rather than using β1-3, 4, 6 galactosyltransferase. Further, not only exoglycosidase but also endoglycosidase can be an effective means. In addition, it is preferable that the substrate specificity as a glycosidase is well known, but even a glycosidase whose substrate specificity is unclear can be used in the present invention by confirming the substrate specificity by preliminary experiments. Is possible. The glycosidase used is preferably one that can act under the reaction conditions of the glycosyltransferase used in a pair. For example, using a glycosidase having the enzymatic properties of optimum reaction pH 4.0 to 9.0, preferably optimum reaction pH 5.0 to 8.5, more preferably optimum reaction pH 5.5 to 8.0. Is desirable.
[0055]
When a substance that inhibits the sugar glycosidase reaction is present in the biological sample, the glycosidase reaction may be performed after removing the inhibitory substance in advance by a simple treatment. For example, when the inhibitor is an enzyme, it can be treated using heat treatment, solvent treatment, a small chromatographic carrier, or the like. For example, when the sugar chain detection system of the present invention is miniaturized and used as a biochip such as μTAS (for example, see Non-Patent Documents 14 to 20), a heating chamber is provided in the flow path until the sample goes to the glycosidase reaction chamber. Alternatively, a separation channel using a principle such as molecular sieving, ion exchange, hydrophobic separation, or other various types may be provided in the channel until the sample goes to the glycosidase reaction chamber. In addition, when the inhibitor is a low-molecular substance, it can be pretreated with a desalting column or the like. When it is used as a μTAS, a molecular sieve is used in the flow path until the sample goes to the glycosidase reaction chamber. It is also possible to provide a separation channel utilizing the principle of exchange, hydrophobic separation, and various other types.
[0056]
Detection of nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate in the present invention
The detection method of NDP / NMP in the present invention may be performed using any method known per se. Moreover, since GalT, GlcT, GlcNAcT, GalNAcT, and XylT use UDP-sugar as a sugar donor, the nucleoside diphosphate produced by these glycosyltransferase reactions (hereinafter sometimes abbreviated as NDP) is UDP. , FucT and ManT use GDP-sugar nucleoside as a sugar donor, so NDP generated by the reaction of these sugar transfer is GDP, and SiaT uses CMP-Sia as a sugar donor, and thus it is generated by SiaT reaction. Nucleoside monophosphate (hereinafter abbreviated as NMP) is CMP. That is, almost all glycosyltransferase reactions can be detected by detecting UDP, GDP, or CMP.
[0057]
For example, when detecting NDP such as UDP or GDP, NDP produced by glycosyltransferase reaction is present in the presence of phosphoenolpyruvate (hereinafter sometimes abbreviated as PEP) and pyruvate kinase (hereinafter abbreviated as PK). The resulting pyruvic acid is converted to pyruvic acid and nucleoside triphosphate (hereinafter sometimes abbreviated as NTP) by the action of lactate dehydrogenase (hereinafter abbreviated as LDH) in the presence of NADH. The amount of NDP can be measured as a decrease in NADH that can be easily detected by ultraviolet absorption (A340) measurement (FIG. 1 and FIG. 1). (Refer nonpatent literature 22). In addition, for example, CMP is detected by converting CMP generated by the SiaT reaction into ADP and CDP by the action of myokinase (hereinafter sometimes abbreviated as MK) in the presence of ATP, and then converting the generated CDP to PK in the presence of PEP. The amount of CMP can be easily detected by UV absorption (A340) measurement by performing a reaction for converting pyruvic acid and CTP into NAD and lactic acid by the action of LDH in the presence of NADH. It can be measured as a decrease in NADH (see FIG. 2 and Non-Patent Documents 22 to 23). In the case of this reaction system, ADP generated by the MK reaction is simultaneously converted by the PEP / PK system and NADH / LDH system present in the reaction solution, and the NADH is similarly reduced. It is done. If it is such a method, it will become possible to measure very simply by using the spectrophotometer which is a general analytical instrument.
[0058]
In addition, for example, NDP such as UDP or GDP can be detected by converting NDP produced by glycosyltransferase reaction into pyruvic acid and NTP by the action of PK in the presence of PEP, and then inactivating PK by various methods such as heating. After that, the NTP generated by the PK reaction is converted into NDP (UDP or GDP) and ATP by the action of nucleoside diphosphate kinase (hereinafter sometimes abbreviated as NDK) in the presence of ADP, and the generated ATP is converted into a luciferase detection system. Thus, the amount of NDP produced by the glycosyltransferase reaction can be detected as the amount of luminescence (see FIG. 3). CMP can also be detected as the amount of luminescence by adding an MK reaction system. With such a light emission method, detection with higher sensitivity becomes possible.
[0059]
Enzymes used for the enzyme conversion method as described above may be extracted from nature or produced by genetic recombination as long as the target enzyme reaction is performed, and may be derived from any species. It may be a thing. In addition, it is not always necessary to use a single purified preparation as long as a contaminating enzyme that causes a reaction other than the target reaction does not exist so as to significantly affect the NDP / NMP conversion reaction. It is also possible to use a fusion enzyme in which another protein or peptide is fused to these enzymes within a range that does not affect the NDP / NMP conversion reaction. Furthermore, it is also possible to use an immobilized enzyme in a form in which enzymes are bound to various supports. For example, when the sugar chain detection system of the present invention is miniaturized and used as a biochip such as μTAS (see, for example, Non-Patent Documents 14 to 20), the enzyme is supplied to the NDP / NMP detection reaction chamber. Even if it is a chip | tip, the chip | tip of the form by which the enzymes of a NDP / NMP detection reaction chamber are fix | immobilized in the reaction chamber may be sufficient.
[0060]
In addition to the methods described above, the NDP / NMP produced as it is or after some conversion by an enzymatic method or the like, the amount of NDP / NMP (ie, glycosyltransferase reaction amount, ie, sugar chain abundance) It is also possible to use a method of detecting as an electrical signal or a method of detecting as other optical signals such as SPR and laser beam.
[0061]
NDP / NMP may be measured simultaneously with the glycosyltransferase reaction or after the glycosyltransferase reaction. It is more preferable to simultaneously perform the glycosyltransferase reaction and the NDP / NMP detection reaction because of its simplicity. For example, when the sugar chain detection system of the present invention is miniaturized and used as a biochip such as μTAS (for example, non-patent References 14 to 21), the glycosyltransferase reaction chamber and the NDP / NMP detection reaction chamber may be performed in the same reaction chamber, and a reaction chamber in which glycosyltransferase or converting enzymes are immobilized is used. May be. In addition to the glycosyltransferase reaction chamber and the NDP / NMP detection reaction chamber, a signal detection chamber (flow path) may be provided.
[0062]
In addition, for example, when an inhibitor of NDP / NMP detection reaction is present in a biological sample, after the glycosyltransferase reaction, the reaction solution is previously removed by simple treatment, and then NDP / NMP detection may be performed. Is possible. For example, when the inhibitor is an enzyme, it can be treated using heat treatment, solvent treatment, a small chromatographic carrier, or the like. In addition, for example, when the sugar chain detection system of the present invention is miniaturized and used as a biochip such as μTAS (see, for example, Non-Patent Documents 14 to 21), the flow path until the sample goes to the NDP / NMP detection reaction chamber A heating chamber may be provided, or a separation channel that utilizes principles such as molecular sieving, ion exchange, hydrophobic separation, and various other types may be provided in the channel until the sample goes to the NDP / NMP detection reaction chamber. It is. In addition, when the inhibitor is a low-molecular substance, it can be pretreated with a desalting column or the like. For example, when it is used as μTAS (see, for example, Non-Patent Documents 14 to 21), the sample is NDP. It is also possible to provide a separation channel using the principle such as molecular sieving, ion exchange, hydrophobic separation, and various other types in the channel leading to the / NMP detection reaction chamber.
[0063]
Use form of sugar chain detection system of the present invention
Any use form of the present invention may be used. For example, a glycosidase-treated or untreated sample is added to a test tube containing a glycosyltransferase reaction reagent and an NDP / NMP detection reaction reagent, and after the reaction, the reaction solution is transferred to a cuvette and NDP / NMP is measured. Can also be implemented. It can also be carried out by performing the reaction in a cuvette and measuring NDP / NMP simultaneously with the reaction. In addition, the sample is reacted in a test tube containing a glycosyltransferase reaction reagent and then subjected to some treatment, or left untreated and added to a test tube containing an NDP / NMP detection reaction reagent. It can also be carried out by transferring the liquid to a cuvette and measuring NDP / NMP, or by carrying out an NDP / NMP detection reaction in the cuvette and measuring NDP / NMP simultaneously with the reaction. These methods can also be carried out by continuously performing analysis using various automatic analyzers known per se.
[0064]
Further, since the sample is preferably as small as possible, it is preferable to further reduce the amount of reaction or detection. For example, the reaction is performed in a 96-well titer plate, or a measurement sample is added to the titer plate. It can also be implemented by measuring. In addition, since this method can measure not only a small amount of sample but also multiple samples at the same time, various glycosyltransferase-glycosidase reaction sets can be examined at one time. Becomes more convenient.
[0065]
Furthermore, by using the sugar chain detection system of the present invention as a microchip such as μTAS, the sample can be further micronized (see, for example, Non-Patent Documents 14 to 21). In the case of μTAS, a sample purification channel can also be introduced, and various samples can be handled. Furthermore, since a large amount of glycosyltransferase-glycosidase reaction set is incorporated into one chip, exhaustive analysis becomes possible, so that it can be used as a sugar chain sequencer. In addition, since the chip is miniaturized, the portability is increased, and it can be used as a portable health diagnostic device, and can also be used as a sugar chain sensor chip.
[0066]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to the examples.
[0067]
Example 1 β 1-4 By galactosyltransferase and pyruvate kinase / lactate dehydrogenase reaction system UDP Detection and quantification of sugar chains using detection methods
50 mM Glycine / Glycine buffer pH 8.6 140 μM NADH (Sigma)-1.28 mM Phosphoenolurubic acid (Sigma)-5 mM Manganese chloride-50 mM KCl-370 μM UDP-Gal (Sigma)-0.2 % Α-lactalbumin (manufactured by Sigma)-7 U / ml pyruvate kinase (manufactured by Sigma)-10 U / ml lactate dehydrogenase (manufactured by Sigma)-12 mU / ml β1-4 galactosyltransferase (manufactured by Toyobo) 180 μl of a 10-150 μM glucose solution was added to the reaction solution consisting of the above, and the reaction solution with a total volume of 800 μl was reacted at 30 ° C., and the decrease in A340 in the reaction for 2 hours was measured (see Non-Patent Document 22). As a result, A340 decreased linearly according to the concentration of added glucose (FIG. 4). From this result, it was confirmed that glucose can be detected and quantified by this reaction system.
[0068]
Next, a 500 μM galactose solution, fucose solution, sialic acid solution, and N-acetylgalactosamine solution were measured under the same reaction conditions. As a result, no decrease in A340 was observed at any galactose concentration (Table 1). Furthermore, as a result of measuring a 10-150 μM glucose solution containing 100 μM galactose, fucose, sialic acid, and N-acetylgalactosamine under the same reaction conditions, a linear decrease in A340 was observed depending on the glucose concentration ( Fig. 5). From this result, it was confirmed that even glucose mixed solution can detect and quantify only glucose according to the characteristics of β1-4GalT.
[0069]
[Table 1]
Figure 2005046029
[0070]
Next, as a result of measuring a 10-150 μM lactose (Galβ1-4Glc) solution under the same reaction conditions, no decrease in A340 was observed at any lactose concentration (FIG. 6). Furthermore, the treated lactose was measured with β-galactosidase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). As a result, A340 decreased linearly according to the lactose concentration (FIG. 6). From this result, it was confirmed that glycosylase digestion changed the reactivity of glycosyltransferase and that the sugar chain structure could be estimated from the change.
[0071]
Example 2 Simulation of sugar chain analysis by glycosyltransferase in Lewis structure sugar chain mixture
Next, a simulation was performed for sugar chain analysis using various glycosyltransferases in a mixed solution composed of 17 kinds of Lewis-related structural sugar chains each having an unknown amount shown in Table 2.
[0072]
[Table 2]
Figure 2005046029
[0073]
[Table 3]
Figure 2005046029
[0074]
(1) α 1-3 Fucosyltransferase VII Analysis using
α1-3 fucosyltransferase VII (hereinafter sometimes abbreviated as FUT7) is an enzyme that forms Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R using only Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R as a substrate. (Refer nonpatent literature 24). Therefore, only Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R in the Lewis related sugar chain mixed solution described in Table 2 can be detected (see Table 3). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with α1-3 / 4 fucosidase that hydrolyzes α1-3 fucose structure and α1-4 fucose structure (hereinafter, may be abbreviated as α3 / 4Fase), Siaα2-3Galβ1- Only 4 (Fucα1-3) GlcNAc-R is converted to the Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R structure detectable by FUT7 (see Table 3). Therefore, by preparing a calibration curve for FUT7 Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R in advance, it is possible to quantify these. That is, the untreated sugar chain mixed solution and the sugar chain mixed solution treated with α3 / 4Fase were each measured using FUT7, and the measured value of the untreated sugar chain mixed solution was Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc- The value obtained by subtracting the measured value of the untreated sugar chain mixed solution from the measured value of the α3 / 4Fase-treated sugar chain mixed solution is the amount of Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R. (See Table 3).
[0075]
As described above, by using FUT7 and α3 / 4Fase, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R and Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R in the sugar chain mixed solution can be detected and quantified. .
[0076]
(2) β 1-4 Analysis using galactosyltransferase
β1-4 galactosyltransferase (hereinafter sometimes abbreviated as β1-4GalT) is an enzyme that forms Galβ1-4GlcNAc-R using GlcNAc-R as a substrate. Only GlcNAc-R is detected by β1-4GalT in the sugar chain mixed solution described in Table 2 (see Table 4). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with β1-4 galactosidase that specifically hydrolyzes only the β1-4 galactose structure (hereinafter sometimes abbreviated as β4Gase), only Galβ1-4GlcNAc-R becomes β1-4GalT. To a detectable GlcNAc-R structure (see Table 4). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with β4Gase and α3 / 4Fase, only Galβ1-4GlcNAc-R and Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R can be detected by β1-4GalT. (See Table 4). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with β1-3 galactosidase that specifically hydrolyzes only the β1-3 galactose structure (hereinafter sometimes abbreviated as β3Gase), only Galβ1-3GlcNAc-R becomes β1-4GalT. To a detectable GlcNAc-R structure (see Table 4). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with β3Gase and α3 / 4Fase, only Galβ1-3GlcNAc-R and Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R can be detected by β1-4GalT. (See Table 4).
[0077]
[Table 4]
Figure 2005046029
[0078]
Accordingly, by preparing a calibration curve for β1-4GalT with respect to GlcNAc-R in advance, it is possible to quantify these. That is, the untreated sugar chain mixed solution, the sugar chain mixed solution treated with β4Gase, the sugar chain mixed solution treated with β4Gase and α3 / 4Fase, the sugar chain mixed solution treated with β3Gase, β3Gase and When each of the sugar chain mixed solutions treated with α3 / 4Fase is measured using β1-4GalT, the measured value of the untreated sugar chain mixed solution becomes the amount of GlcNAc-R, and the measurement of the β4Gase treated sugar chain mixed solution is performed. The value obtained by subtracting the measured value of the untreated sugar chain mixed solution from the value is the amount of Galβ1-4GlcNAc-R (see Table 4). Further, the value obtained by subtracting the measured value of the β4Gase-treated sugar chain mixed solution from the measured value of the β4Gase- and α3 / 4Fase-treated sugar chain mixed solution is the amount of Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R (Table). -4). Also, the value obtained by subtracting the measured value of the untreated glycan mixed solution from the measured value of the β3Gase-treated glycan mixed solution is the amount of Galβ1-3GlcNAc-R, and the β3Gase and α3 / 4Fase-treated glycan mixed solution The value obtained by subtracting the measured value of the β3Gase-treated sugar chain mixed solution from the measured value is the amount of Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R (see Table 4).
[0079]
As described above, by using β1-4GalT and β4Gase, β3Gase and α3 / 4Fase, GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Galβ1 in the sugar chain mixed solution -3GlcNAc-R and Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R can be detected and quantified.
[0080]
(3) α 1-3 Fucosyltransferase IX Analysis using
α1-3 fucosyltransferase IX (hereinafter sometimes abbreviated as FUT9) is Galβ1-4GlcNAc-R or Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R as a substrate, and Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R or Fucα1-2Galβ1. -4 (Fucα1-3) GlcNAc-R (see Non-Patent Document 24).
[0081]
It is Galβ1-4GlcNAc-R and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R that are detected by FUT9 in the sugar chain mixed solution described in Table-2 (see Table-5). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with β4Gase, Galβ1-4GlcNAc-R is converted to GlcNAc-R that cannot be detected by FUT9, so that only Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R is detected by FUT9 ( Table-5). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with β4Gase and α3 / 4Fase, Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R is converted to Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and is converted by FUT9 in the sugar chain mixed solution. The sugar chains to be detected are Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R (see Table-5). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with α1-3 galactosidase that specifically hydrolyzes α1-3 galactose (hereinafter sometimes abbreviated as α3Gase), Galα1-3 (Fucα1-2) Galβ1- 4GlcNAc-R is converted to Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and the sugar chains detected by FUT9 in the sugar chain mixed solution are Galα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, And Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R (see Table-5). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with galactosaminidase (hereinafter also abbreviated as α3GNase), α1-3 N-acetyl which specifically hydrolyzes α1-3N-acetylgalactosamine, GalNAcα1- 3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R is converted to Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and the sugar chain detected by FUT9 in the sugar chain mixed solution is GalNAcα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc- R, Galβ1-4GlcNAc-R, and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R (see Table-5).
[0082]
[Table 5]
Figure 2005046029
[0083]
Accordingly, by preparing calibration curves for FUT9 Galβ1-4GlcNAc-R and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R in advance, these can be quantified. That is, the untreated sugar chain mixed solution, the sugar chain mixed solution treated with β4Gase, the sugar chain mixed solution treated with β4Gase and α3 / 4Fase, the sugar chain mixed solution treated with α3Gase, and αGNase The sugar chain mixed solution treated by the above is measured using FUT9, and each component can be quantified from each measured value. For example, by quantifying the value obtained by subtracting the measured value of the untreated glycan mixed solution from the measured value of the β4Gase-treated glycan mixed solution using a calibration curve for Galβ1-4GlcNAc-R, The amount of Galβ1-4GlcNAc-R is quantified (see Table-5). Further, the amount of Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R in the sugar chain mixed solution is quantified by quantifying the measured value of the β4Gase-treated sugar chain mixed solution using a calibration curve for Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R (Table See -5). In addition, by quantifying a value obtained by subtracting the measured value of the β4Gase-treated sugar chain mixed solution from the measured value of the β4Gase- and α3 / 4Fase-treated sugar chain mixed solution using a calibration curve for Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, The amount of Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R in the chain mixed solution is quantified (see Table-5). In addition, the value obtained by subtracting the measured value of the untreated sugar chain mixed solution from the measured value of the α3Gase-treated sugar chain mixed solution is quantified using a calibration curve for Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R in the sugar chain mixed solution. The amount of Galα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R is quantified (see Table-5). In addition, by quantifying a value obtained by subtracting the measured value of the untreated glycan mixed solution from the measured value of the α3GNase-treated glycan mixed solution, using a calibration curve for Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, the glycan mixed solution The amount of GalNAcα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R in the medium is quantified (see Table-5).
[0084]
As described above, by using FUT9 and β4Gase, α3Gase, αGNase and α3 / 4Fase, Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, GalNAcα1-3 (Fucα1-2) Galβ1- in the sugar chain mixed solution 4GlcNAc-R, Galα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R can be detected and quantified.
[0085]
(4) α 1-2 Analysis using fucosyltransferase and other glycosyltransferase systems
α1-2 fucosyltransferase (hereinafter, may be abbreviated as α1-2FucT) is obtained by using Galβ1-4GlcNAc-R or Galβ1-3GlcNAc-R as a substrate and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R or Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R. It is an enzyme that forms (see Non-Patent Document 24).
[0086]
Galβ1-4GlcNAc-R and Galβ1-3GlcNAc-R are detected by α1-2FucT in the sugar chain mixed solution described in Table-2 (see Table-6). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with β4Gase, Galβ1-4GlcNAc-R is converted to GlcNAc-R that cannot be detected by α1-2FucT, and therefore only Galβ1-3GlcNAc-R is detected by α1-2FucT. (See Table-6). In addition, when the sugar chain mixed solution is treated with β3Gase, Galβ1-3GlcNAc-R is converted to GlcNAc-R that cannot be detected by α1-2FucT, and therefore only Galβ1-4GlcNAc-R is detected by α1-2FucT. (See Table-6). Therefore, by preparing calibration curves for α1-2FucT for Galβ1-4GlcNAc-R and Galβ1-3GlcNAc-R in advance, it is possible to quantify these. That is, the untreated glycan mixed solution, the glycan mixed solution treated with β4Gase, and the glycan mixed solution treated with β3Gase were measured using α1-2FucT. Can be quantitatively determined. For example, by quantifying a value obtained by subtracting the measured value of the β4Gase-treated sugar chain mixed solution from the measured value of the untreated sugar chain mixed solution using a calibration curve for Galβ1-4GlcNAc-R, The amount of Galβ1-4GlcNAc-R is quantified (see Table-6). Further, by quantifying the value obtained by subtracting the measured value of the β3Gase-treated sugar chain mixed solution from the measured value of the untreated sugar chain mixed solution using a calibration curve for Galβ1-3GlcNAc-R, The amount of Galβ1-3GlcNAc-R is quantified (see Table-6).
[0087]
[Table 6]
Figure 2005046029
[0088]
In addition, when the sugar chain mixed solution is treated with α2-3 sialidase (hereinafter also abbreviated as α3Sase) that specifically hydrolyzes the α2-3 sialic acid structure, Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R becomes Galβ1- 3GlcNAc-R is converted to Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R to Galβ1-4GlcNAc-R, respectively, and there is no change in the structure of Galβ1-3GlcNAc-R and Galβ1-4GlcNAc-R, Since other components are not converted to the structure detected by α1-2FucT, the measurement value obtained by measuring the sugar chain mixed solution treated with α3Sase using α1-2FucT is Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Gal 1-4GlcNAc-R, indicating the sum of Galβ1-3GlcNAc-R, and Galβ1-4GlcNAc-R (see Table 6). Further, when the sugar chain mixed solution is treated with α3Sase and α3 / 4Fase, Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc- R is Galβ1-3GlcNAc-R, and Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R are Galβ1-4GlcNAc-R. Furthermore, there is no change in the structures of Galβ1-3GlcNAc-R and Galβ1-4GlcNAc-R, and the other components are not converted into the structures detected by α1-2FucT, so that they are processed by α3Sase and α3 / 4Fase. The measured values obtained by measuring the treated sugar chain mixed solution using α1-2FucT were Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, -4GlcNAc-R is summed (see Table-6). Therefore, the value obtained by subtracting the measured value of the sugar chain mixed solution treated with α3Sase from the measured value of the sugar chain mixed solution treated with α3Sase and α3 / 4Fase is Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, Galβ1. -4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R (Table-6) reference). The amount of Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R in the sugar chain mixed solution can be quantified by the method of Example 2- (1), and Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R , And Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R can be measured by the method of Example 2- (2), so that Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc can be measured by these methods. -R, Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, and Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R are subtracted to give Siaα2-3Galβ1-3 (Fucα1-4) in the sugar chain mixed solution It becomes possible to quantify the amount of GlcNAc-R.
[0089]
As described above, by using α1-2FucT and β3Gase, β4Gase, α3Sase, and α3 / 4Fase, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-3 (Fucα1 -4) GlcNAc-R can be detected and quantified.
[0090]
(4) α 1-3 / 4 Analysis using fucosyltransferase and other glycosyltransferase systems
α1-3 / 4 fucosyltransferase (hereinafter also abbreviated as FUT3) is α1-3 linked to GlcNAc of Galβ1-4GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R. Transfer fucose to produce Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R -3 fucosyltransferase activity and transfer of fucose at the GlcNAcα1-4 bond of Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, and Galβ1-3 (Fu cα1-4) GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R are enzymes having α1-4 fucosyltransferase activity. (Refer nonpatent literature 24). Therefore, the amount of FUT3 to Galβ1-4GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R, and Siaα2-3Gcβ By creating a line, sugar chains can be analyzed by combining with various glycosidases in the same manner as in Examples 2- (1) to (3).
[0091]
For example, the Lewis-related structure sugar chain mixed solution described in Table 2 is treated with α1-2 fucosidase that specifically hydrolyzes the α1-2 fucose structure (hereinafter sometimes abbreviated as α2Fase), and then heat treatment, etc. After the inactivation of α2Fase by the above, the measured values obtained by using FUT3 after treatment with β3Gase were Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1- It is the sum of 3GlcNAc-R and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R (see Table-7). Here, the amount of Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (1), and the amount of Galβ1-4GlcNAc-R and the amount of Galβ1-3GlcNAc-R are the same as those of Example 2- (2 ) And the amount of Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (3) above. From this measured value, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1- By subtracting the amounts of 4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R in the sugar chain mixed solution can be quantified.
[0092]
[Table 7]
Figure 2005046029
[0093]
In addition, for example, after the sugar chain mixed solution is treated with α3Sase, α3Sase is once deactivated by heat treatment or the like and then treated with β3Gase, the measured value using FUT3 is Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc- R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R (see Table 7). Here, the amount of Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (1), and the amount of Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (2). Since the amount of Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (3) above, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, and Fucα1-2Galβ1 By subtracting the amount of -4GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R in the sugar chain mixed solution can be quantified.
[0094]
In addition, for example, measured values obtained by treating the sugar chain mixed solution with α3Gase using FUT3 are Galα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1 -3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and Galα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc (See Table-7). Here, the amount of Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R and Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R can be quantified by the method described above in this example, and the amount of Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R is the same as that of Example 2- ( The amount of Galβ1-4GlcNAc-R and Galβ1-3GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (2), and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, Galα1-3 Since the amount of (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (3), Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, By subtracting the amounts of alβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and Galα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R, Galα1 in the sugar chain transporting solution -3 (Fucα1-2) Galβ1-3GlcNAc-R can be quantified.
[0095]
In addition, for example, measured values obtained by treating the sugar chain mixed solution with α3GNase using FUT3 are GalNAcα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1 -3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and GalNAcα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNA (See Table-7). Here, the amounts of Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R and Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R can be quantified by the method described above in this example, and the amount of Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R is the same as in Example 2- ( The amount of Galβ1-4GlcNAc-R and Galβ1-3GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (2), and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R and GalNAcα1-3. Since the amount of (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (3), Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc By subtracting the amount of R, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and GalNAcα1-3 (Fucα1-2) Galβ1-4GlcNAc-R, GalNAcα1 in the sugar chain mixed solution -3 (Fucα1-2) Galβ1-3GlcNAc-R can be quantified.
[0096]
Further, for example, measured values obtained by treating the sugar chain mixed solution with α3 / 4Fase and β3Gase using FUT3 are Fucα1-2Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R , Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNacR, -2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R, and Siaα2-3Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R (see Table 7).
[0097]
Here, the amount of Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R can be quantified by the method described above in this example, and Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Siaα2 The amount of -3Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (1), and the amount of Galβ1-4GlcNAc-R and Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-RR is the same as that of Example 2- ( The amount of Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R and Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-R can be quantified by the method of Example 2- (3), and Siaα2 -3Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R amount is as above Since it can be quantified by the method of Example 2- (4), Siaα2-3Galβ1-3GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4GlcNAc-R, Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc-R, Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc2R By subtracting the amount of −3Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R, the quantification of Fucα1-2Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNAc-R in the sugar chain mixed solution becomes possible.
[0098]
As described above, by combining the methods (1) to (4) of this example, it is possible to detect and quantify all 17 types of sugar chains in the Lewis related structure sugar chain mixed solution described in Table-2. It was confirmed that. Based on these results, a glycosyltransferase that recognizes a large sugar chain structure (for example, α1-6 fucosyltransferase, β1-4 N-acetylglucosaminyltransferase III, or β1-6 N-acetylglucosa). More detailed information can be obtained by using minyltransferase V or the like. Further detailed analysis is also possible by using a glycosyltransferase having high specificity for glycolipid and a glycosyltransferase having high specificity for glycoprotein. Further, it is considered that further detailed analysis can be performed by utilizing endo-type glycosidase.
[0099]
【The invention's effect】
In the method of the present invention, unlike conventional methods, sugar chains can be analyzed with high sensitivity simply by adding a liquid reaction reagent to a liquid sample, and this is a liquid-liquid reaction. Unlike the above, the detection system can be miniaturized. In addition, since a highly specific glycosyltransferase is used, it is not necessary to label or purify the sample in advance, and sugar chains can be analyzed very simply.
[0100]
Since the analysis system can be miniaturized, a set of other types of glycosyltransferase-glycosidase can be measured at one time by using, for example, μTAS. Development becomes possible. In addition, since the sugar chain change can be easily measured, it can be used as various diagnostic agents or as a health diagnostic apparatus. Further, since the portability is improved by miniaturization, it can be used as a portable health diagnostic device or a health diagnostic chip.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a sugar chain detection method when a glycosyltransferase having an NDP-sugar such as GDP-fucose or UDP-galactose as a sugar donor is used as a sugar chain detection element. is there.
FIG. 2 shows an example of a sugar chain detection method when a glycosyltransferase having a CMP-sugar donor such as CMP-Sia is used as a sugar chain detection element.
FIG. 3 shows an example of a sugar chain detection method when a glycosyltransferase having an NDP-sugar such as GDP-fucose or UDP-galactose as a sugar donor is used as a sugar chain detection element. Among them, the method by the luminescence method is shown.
FIG. 4 shows the results of measuring glucose using β1-4 galactosyltransferase as a sugar chain detection element.
FIG. 5 shows that when glucose is measured using β1-4 galactosyltransferase as a sugar chain detection element, glucose can be detected even if a carbohydrate that cannot serve as a substrate for β1-4 galactosyltransferase is present. It is the figure which showed that there is no influence.
FIG. 6 shows the results of measuring lactose using β1-4 galactosyltransferase as a sugar chain detection element in combination with galactosidase, and the glycosidase digestion changes the reactivity of glycosyltransferase. It is a figure showing that the sugar chain structure can be estimated from the change.

Claims (20)

糖転移酵素の反応性に基づく糖鎖の検出方法。A method for detecting a sugar chain based on the reactivity of glycosyltransferase. 糖切断酵素を作用させる前と糖切断酵素を作用させた後の糖転移酵素の反応性の変化に基づく糖鎖の解析方法。A method for analyzing a sugar chain based on a change in the reactivity of glycosyltransferase before a sugar-cleaving enzyme is acted on and after a sugar-cleaving enzyme is acted on. 請求項1に記載の方法及び/又は請求項2に記載の方法を数個組み合わせることによる糖鎖の解析方法。A method for analyzing a sugar chain by combining several methods according to claim 1 and / or several methods according to claim 2. 糖転移酵素反応によって生じるヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸を検出することによって糖転移酵素の反応性を検出することによる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the reactivity of glycosyltransferase is detected by detecting nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate produced by a glycosyltransferase reaction. 糖転移酵素が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、フコシルトランスフェラーゼ、シアリルトランスフェラーゼ、N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ、N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ、マンノシルトランスフェラーゼ、グルコシルトランスフェラーゼ、キシロシルトランスフェラーゼからなる群より選択される少なくとも一つである、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。The glycosyltransferase is at least one selected from the group consisting of galactosyltransferase, fucosyltransferase, sialyltransferase, N-acetylglucosaminyltransferase, N-acetylgalactosaminyltransferase, mannosyltransferase, glucosyltransferase, and xylosyltransferase. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein: 糖切断酵素が、ガラクトシダーゼ、フコシダーゼ、シアリダーゼ(或いはノイラミニダーゼ)、N−アセチルグルコサミニダーゼ、N−アセチルガラクトサミニダーゼ、マンノシダーゼ、グルコシダーゼ、キシロシダーゼ、グルクロニダーゼからなる群より選択される少なくとも一つである、請求項2〜5のいずれかに記載の方法。The sugar-cleaving enzyme is at least one selected from the group consisting of galactosidase, fucosidase, sialidase (or neuraminidase), N-acetylglucosaminidase, N-acetylgalactosaminidase, mannosidase, glucosidase, xylosidase, and glucuronidase. The method in any one of -5. 検出されるヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸がUDP、GDP、CMPからなる群より選択される少なくとも一つである、請求項4〜6のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 4 to 6, wherein the detected nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate is at least one selected from the group consisting of UDP, GDP and CMP. 糖転移酵素反応によって生じたヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸の量を、少なくとも一つ以上の酵素反応により、検出が容易な物質の量に変換し、変換された物質の量を測定することによって、糖転移酵素反応によって生じたヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド一リン酸の量を測定することによる、請求項4〜7のいずれかに記載の方法。Convert the amount of nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate produced by the glycosyltransferase reaction into an easily detectable substance amount by at least one enzyme reaction, and measure the amount of the converted substance The method according to any one of claims 4 to 7, wherein the amount of nucleoside diphosphate or nucleoside monophosphate produced by the glycosyltransferase reaction is measured by the method. 請求項8に記載の方法において、変換された物質の量を測定する方法が、吸光度変化測定、発光測定、電気信号測定からなる群より選択される少なくとも一つである、請求項8に記載の方法。9. The method according to claim 8, wherein the method for measuring the amount of the converted substance is at least one selected from the group consisting of absorbance change measurement, luminescence measurement, and electrical signal measurement. Method. UDP又はGDPの検出方法が、以下の(A)〜(C)の工程を含む請求項9に記載の方法。
(A)ピルビン酸キナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたUDP又はGDPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、UTP又はGTPとピルビン酸を生成する工程。
(B)乳酸脱水素酵素存在下、上記(A)の工程によって生じたピルビン酸とNADHを反応させ、乳酸とNADを生成する工程。
(C)上記(B)の工程によって減少したNADHの量を測定する工程。
The method according to claim 9, wherein the UDP or GDP detection method includes the following steps (A) to (C).
(A) A step of reacting UDP or GDP produced by a glycosyltransferase reaction with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce UTP or GTP and pyruvate.
(B) A step of reacting pyruvic acid produced in the step (A) with NADH in the presence of lactate dehydrogenase to produce lactic acid and NAD.
(C) A step of measuring the amount of NADH reduced by the step (B).
CMPの検出方法が、以下の(A)〜(D)の工程を含む請求項9に記載の方法。
(A) ミオキナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたCMPとATPを反応させ、CDPとADPを生成する工程。
(B)ピルビン酸キナーゼ存在下、上記(A)の工程によって生じたCDP及びADPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、CTP及びATPとピルビン酸を生成する工程。
(C)乳酸脱水素酵素存在下、上記(B)の工程によって生じたピルビン酸とNADHを反応させ、乳酸とNADを生成する工程。
(D)上記(C)の工程によって減少したNADHの量を測定する工程。
The method according to claim 9, wherein the CMP detection method includes the following steps (A) to (D).
(A) A step of reacting CMP and ATP produced by a glycosyltransferase reaction in the presence of myokinase to produce CDP and ADP.
(B) A step of reacting CDP and ADP produced in the step (A) with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce CTP, ATP and pyruvate.
(C) A step of reacting pyruvic acid generated in the step (B) with NADH in the presence of lactate dehydrogenase to produce lactic acid and NAD.
(D) A step of measuring the amount of NADH reduced by the step (C).
UDP又はGDPの検出方法が、以下の(A)〜(D)の工程を含む請求項9に記載の方法。
(A)ピルビン酸キナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたUDP又はGDPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、UTP又はGTPとピルビン酸を生成する工程。
(B)上記(A)の工程の後、ピルビン酸キナーゼの酵素活性を失活させる工程。
(C)ヌクレオシド二リン酸キナーゼ存在下、上記(A)の工程により生じたUTP又はGTPとADPを反応させ、UDP又はGDP及びATPを生成する工程。
(D)上記(C)の工程により生じたATP量をルシフェラーゼにより測定する工程。
The method according to claim 9, wherein the UDP or GDP detection method includes the following steps (A) to (D).
(A) A step of reacting UDP or GDP produced by a glycosyltransferase reaction with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce UTP or GTP and pyruvate.
(B) A step of inactivating the enzyme activity of pyruvate kinase after the step (A).
(C) A step of reacting UTP or GTP produced in the step (A) with ADP in the presence of nucleoside diphosphate kinase to produce UDP or GDP and ATP.
(D) A step of measuring the amount of ATP produced by the step (C) with luciferase.
CMPの検出方法が、以下の(A)〜(E)の工程を含む請求項9に記載の方法。
(A) ミオキナーゼ存在下、糖転移酵素反応によって生じたCMPとATPを反応させ、CDPとADPを生成する工程。
(B)ピルビン酸キナーゼ存在下、上記(A)の工程によって生じたCDP及びADPとホスホエノールピルビン酸を反応させ、CTP及びATPとピルビン酸を生成する工程。
(C)上記工程(B)の後、ミオキナーゼ及びピルビン酸キナーゼの酵素活性を失活させる方法。
(D)ヌクレオシド二リン酸キナーゼ存在下、上記(B)の工程により生じたCTP又はATPとADPを反応させ、CDP又はADP及びATPを生成する工程。
(E)上記(D)の工程により生じたATP量をルシフェラーゼにより測定する工程。
The method according to claim 9, wherein the CMP detection method includes the following steps (A) to (E).
(A) A step of producing CDP and ADP by reacting CMP and ATP produced by a glycosyltransferase reaction in the presence of myokinase.
(B) A step of reacting CDP and ADP produced in the step (A) with phosphoenolpyruvate in the presence of pyruvate kinase to produce CTP, ATP and pyruvate.
(C) A method of inactivating the enzymatic activities of myokinase and pyruvate kinase after the step (B).
(D) A step of reacting CTP or ATP produced in the step (B) with ADP in the presence of nucleoside diphosphate kinase to produce CDP or ADP and ATP.
(E) A step of measuring the amount of ATP produced by the step (D) with luciferase.
請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた糖鎖解析装置。A sugar chain analyzer using the method according to claim 1. 請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた糖鎖センサー。A sugar chain sensor using the method according to claim 1. 請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた糖鎖センサーチップ。A sugar chain sensor chip using the method according to claim 1. 請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた診断薬。A diagnostic agent using the method according to claim 1. 請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた健康診断装置。A health diagnostic apparatus using the method according to claim 1. 請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた健康診断センサー。A health sensor using the method according to claim 1. 請求項1〜13に記載のいずれかの方法を用いた健康診断センサーチップ。A health diagnostic sensor chip using the method according to claim 1.
JP2003204726A 2003-07-31 2003-07-31 Method for analyzing sugar chain Pending JP2005046029A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003204726A JP2005046029A (en) 2003-07-31 2003-07-31 Method for analyzing sugar chain

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003204726A JP2005046029A (en) 2003-07-31 2003-07-31 Method for analyzing sugar chain

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005046029A true JP2005046029A (en) 2005-02-24

Family

ID=34263650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003204726A Pending JP2005046029A (en) 2003-07-31 2003-07-31 Method for analyzing sugar chain

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005046029A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104267178A (en) * 2014-10-15 2015-01-07 宁波美康生物科技股份有限公司 Serum AFU detection kit
WO2015076361A1 (en) 2013-11-21 2015-05-28 国立大学法人東京大学 Method for detecting fluorescence or absorbance, method for suppressing background, method for measuring adp, method for measuring activity of adp-synthesizing enzyme, and method for measuring activity of glucosyltransferase

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015076361A1 (en) 2013-11-21 2015-05-28 国立大学法人東京大学 Method for detecting fluorescence or absorbance, method for suppressing background, method for measuring adp, method for measuring activity of adp-synthesizing enzyme, and method for measuring activity of glucosyltransferase
CN104267178A (en) * 2014-10-15 2015-01-07 宁波美康生物科技股份有限公司 Serum AFU detection kit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5308460A (en) Rapid synthesis and analysis of carbohydrates
Ban et al. Discovery of glycosyltransferases using carbohydrate arrays and mass spectrometry
Hirabayashi et al. Lectin‐based structural glycomics: A practical approach to complex glycans
Crook The determination of plasma or serum sialic acid
Smith et al. Application of microarrays for deciphering the structure and function of the human glycome
Larkin et al. Biochemical evidence for an alternate pathway in N-linked glycoprotein biosynthesis
Wahl et al. Multiplexed Capillary Electrophoresis as Analytical Tool for Fast Optimization of Multi‐Enzyme Cascade Reactions–Synthesis of Nucleotide Sugars: Dedicated to Prof. Dr. Vladimir Křen on the occasion of his 60th birthday
Deng et al. A pH-sensitive assay for galactosyltransferase
Palcic et al. Assays for glycosyltransferases
Cioce et al. Optimization of metabolic oligosaccharide engineering with Ac4GalNAlk and Ac4GlcNAlk by an engineered pyrophosphorylase
Das et al. A rapid and efficient luminescence-based method for assaying phosphoglycosyltransferase enzymes
Maszczak-Seneczko et al. Comparative analysis of involvement of UGT1 and UGT2 splice variants of UDP-galactose transporter in glycosylation of macromolecules in MDCK and CHO cell lines
McGraphery et al. Comparative analysis of high-throughput assays of family-1 plant glycosyltransferases
Togayachi et al. Comprehensive enzymatic characterization of glycosyltransferases with a β3GT or β4GT motif
Conway et al. Functional analysis of anomeric sugar kinases
Li et al. CUPRA-ZYME: an assay for measuring carbohydrate-active enzyme activities, pathways, and substrate specificities
JP2005046029A (en) Method for analyzing sugar chain
Patil et al. Scaling down the size and increasing the throughput of glycosyltransferase assays: activity changes on stem cell differentiation
Zea et al. General assay for sugar nucleotidyltransferases using electrospray ionization mass spectrometry
JP5875096B2 (en) Fluorescence or absorbance detection method, background suppression method, ADP measurement method, activity measurement method of enzyme producing ADP, and glycosyltransferase activity measurement method
US20100221763A1 (en) Specific Acceptors for Transferases to Saccharides and Method for Obtaining and Using Same
Ito et al. Strategy for the fine characterization of glycosyltransferase specificity using isotopomer assembly
Kim et al. On-chip biosynthesis of GM1 pentasaccharide-related complex glycans
Xia et al. Recent advances in rapid screening methods for glycosyltransferases
Vicente et al. Glycosyltransferase 8 domain-containing protein 1 (GLT8D1) is a UDP-dependent galactosyltransferase

Legal Events

Date Code Title Description
A072 Dismissal of procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072

Effective date: 20070327