JP2002176998A - ムチン型糖ペプチドおよび糖タンパク質製造法 - Google Patents
ムチン型糖ペプチドおよび糖タンパク質製造法Info
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Abstract
タンパク質の新規な製造法の開発。 【解決手段】Streptomyces属由来のエンド-α-N-アセチ
ルガラクトサミニダーゼの転移活性によりムチン型糖鎖
の結合したグリコシド化合物の糖鎖をペプチドあるいは
タンパク質のセリン残基あるいはスレオニン残基に転移
させる。
Description
ルガラクトサミニダーゼの転移作用を利用したムチン型
糖ペプチドあるいは糖タンパク質の製造法に関する。さ
らに詳しくは、ムチン型糖鎖のグリコシド化合物を糖供
与体として用い、セリンあるいはスレオニンを含有する
ペプチドあるいはタンパク質を糖受容体として用いて、
エンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダーゼを作用さ
せることにより、その転移活性によりムチン型糖鎖をペ
プチドあるいはタンパク質のセリン残基あるいはスレオ
ニン残基に転移せしめることを特徴とするムチン型糖鎖
付加ペプチドあるいはタンパク質の製造法に関する。
している糖鎖は、細胞との相互作用やプロテアーゼに対
する抵抗などの役割を果たしていると言われている。そ
のために、例えば高機能のペプチド性医薬品の開発を目
的として、ペプチドあるいはタンパク質に糖鎖を付加す
る技術の開発がいろいろと行われている。例えば、ペプ
チドあるいはタンパク質に複合型糖鎖あるいは高マンノ
ース型糖鎖を付加する方法としては、エンド-β-D-N-ア
セチルグルコサミニダーゼを用いた転移反応により、複
合型糖鎖あるいは高マンノース型糖鎖を母核3糖のGlcN
Ac-GlcNAcの間で切断してそこから先の非還元末端側の
糖鎖をペプチドあるいはタンパク質上のGlcNAc残基に転
移させるという方法が知られている。しかしながら、ム
チン型糖鎖の付加したペプチドあるいはタンパク質の製
造に用いることのできるエンド型の酵素はこれまでに確
立されていなかった。これまでにもムチン型糖鎖の付加
したペプチドあるいはタンパク質からムチン型糖鎖を切
り出すエンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダーゼは
知られていたが、糖鎖をペプチドに転移させる反応につ
いては報告されていなかった。例えば、R.M. Bardales
and V.P. Bhavanandan, J. Biol. Chem. Vol. 264, 198
93-19897 (1989)で報告されているDiplococcus pneumon
iae由来のエンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダー
ゼはタンパク質を分解して得られる糖ペプチドの糖鎖を
グリセロール、セリン、スレオニンには転移させるが、
ペプチドあるいはタンパク質へ転移させる活性について
は記されていない。そのため、ムチン型糖ペプチドを合
成するには化学合成法(C.M. Taylor, Tetrahedron, 5
4, 11317-11362 (1998))あるいはケモエンザイマティ
ックな方法(K. Ajisaka and M. Miyasato, Biosci. Bi
otechnol. Biochem., 64, 1743-1746(2000))に頼らざ
るを得なかった。しかしこれらの方法は、工業的な大量
生産には不適当で、これまでに産業的に有利な方法によ
るムチン型糖ペプチドの製造法は知られていなかった。
の合成法の中で、エンド型の酵素を利用して糖鎖を丸ご
とペプチドに付加するという方法が、大量生産という観
点からは最も適していると考えられる。そこで、本発明
の目的はムチン型糖鎖をエンド型で切断し、切断された
糖鎖を別のペプチドあるいはタンパク質のセリン残基あ
るいはスレオニン残基の水酸基に転移させる活性を有す
るエンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダーゼを見い
だすことにある。
yces属由来のエンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダ
ーゼがムチン型糖鎖を加水分解する活性(Y. Tanaka,
Y. Takahashi, M. Shinose, S. Omura, I. I. Karakas
a, H. Iwase, and K. Hotta, J. Fermentation and Bio
engineering, Vol. 85, 381-387 (1998))の他に、各種
グリコシド結合からなるムチン型糖鎖をペプチドあるい
はタンパク質に転移させる活性を有することを見いだ
し、本発明を完成するに至った。
チルガラクトサミニダーゼを本来の加水分解の役割に使
用するのではなく、糖受容体を高い濃度で共存させるこ
とにより、切断された糖鎖を糖受容体ペプチドあるいは
タンパク質のセリン残基あるいはスレオニン残基に転移
させることにより新たなムチン型糖鎖付加ペプチドある
いはタンパク質を製造する方法に関する。
して糖あるいは糖鎖を転移させる場合には、糖受容体の
濃度は高いほど好ましいが、溶解度の面で限界がある。
一般には1%−70%程度の濃度で行われる。それ以上
希薄な場合には加水分解の方が優先して収率は極めて低
くなり、実用的でない場合が多い。一方、これ以上高い
濃度でも構わないが、一般に粘度が高くなったり沈殿が
生じたりする場合が多いので、これ以下が好ましい。
きく影響を与える。この場合も濃度が高い方が好ましい
が、粘度あるいは沈殿の面から考慮して70%以下が好
ましい。さらに糖供与体と糖受容体との比率も収率を計
算する際には重要なファクターではあるが、むしろ糖供
与体あるいは糖受容体の価値の比較により高価な方を少
なくして反応を行えばよい。即ち、もしペプチドあるい
はタンパク質の方が貴重であれば、糖供与体をペプチド
あるいはタンパク質の2−10倍モル加えて反応すれば
よく、逆に糖供与体の方が貴重であれば糖受容体である
ペプチドあるいはタンパク質を2−10倍モル加えて反
応を行えばよく、それぞれのモル比は本反応の本質には
関わらない。
素によって加水分解される糖鎖であれば天然型のオリゴ
糖であっても非天然型のオリゴ糖であっても糖供与体と
して用いることができる。即ち、例えばコア1型〜5型
の糖鎖、特にGalβ1-3GalNAc残基、NeuAcα2-3Galβ1-3
GalNAc残基、Galβ1-3(GlcNAcβ1-6)GalNAc残基、GlcNA
cβ1-3GalNAc残基、GalNAcα1-3GalNAc残基、GlcNAcβ1
-3(GlcNAcβ1-6)GalNAc残基、NeuAcα2-6GalNAc残基な
どが糖、ペプチド、蛋白質、脂質、アルコール類、フェ
ノール類をアグリコンとして結合するグリコシド化合物
であれば使用できる。一方合成糖鎖としては、パラニト
ロフェニル-α-D-N-アセチルガラクトサミニド(GalNAc
-α-pNP)にガラクトースをβ1-3結合で付加したGalβ1
-3GalNAc-α-pNPあるいはそれにさらに糖鎖を延長した
オリゴ糖を用いることができる。ここで合成糖鎖のアグ
リコン部分はパラニトロフェニル基に限定されるわけで
はなく、オルトニトロフェニル基、ベンジル基、メチル
基など、通常の糖化学におけるグリコシド結合形成に用
いられるアリール基あるいはアルキル基であればなんら
差し支えない。
て利用する場合には、糖蛋白質をそのまま用いても良い
が、プロテアーゼあるいは酸により加水分解した糖ペプ
チドの混合物を用いる方が、反応の進行は速い。その場
合に糖鎖のマイクロヘテロジェニティにより純粋な糖鎖
とは成らない可能性もあるが、その場合でも反応自体に
は影響はない。
により限定されることはなく、セリンあるいはスレオニ
ンを含んでいれば良い。また、ペプチドに限定されるこ
ともなく、タンパク質であっても良いが、残念ながらタ
ンパク質の場合には転移させるセリンあるいはスレオニ
ン残基を指定することはできない。即ちタンパク質表面
のセリンあるいはスレオニン残基にランダムに転移す
る。
て得られた糖ペプチドは、3種類のプロテアーゼに対す
る抵抗性が大きく向上することが示された。このように
本発明のムチン型糖鎖付加方法は、ペプチド性医薬品の
機能向上に大きく貢献できることが明白である。
本発明はこれにより限定されるものではない。
-α-D-N-アセチルガラクトサミニダーゼは、(Y. Tanak
a, Y. Takahashi, M. Shinose, S. Omura, I. I. Karak
asa,H. Iwase, and K. Hotta, J. Fermentation and Bi
oengineering, Vol. 85, 381-387 (1998))に記載の方
法により調製した。Galβ1-3GalNAcα-pNPを基質とし
て、1分間に1μmolのパラニトロフェノールを放出さ
せる酵素量を1ユニットと定義したときの酵素活性は、
32.5ユニット / mlであった。
と、10mgのCbz-Leu-Ser-Gln-Val-His-Argを250μLの0.1
M酢酸緩衝液(pH 5.2, 10%のDMFを含む)に溶解し、1.6
ユニットのエンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダー
ゼを加えて37℃で2時間インキュベートした。100℃に
て5分間加熱して酵素を失活させた後、Mightysil RP18
カラム(関東化学(株))(3.5cmφ x 25cm)で分取を
行った。溶離は10%−40%アセトニトリルのグラジエン
ト(100min)、流速10ml/minで行った。検出はUV(210
nm)で行った。このときのHPLCチャートを図1に示す。
括弧で示した範囲のフラクションを濃縮することにより
1.5mgの糖ペプチドを得た。生成物の500MHz 1H NMRスペ
クトルを図2に示す。
o-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg)とGalβ1-3GalNAc-α
-CH2C6H5を10% DMFを含む0.1Mの酢酸緩衝液(pH 5.2)3
10μLに溶解し、40μL(1.3U)のエンド-α-D-N-アセチル
ガラクトサミニダーゼを加えて37℃でインキュベートし
た。2時間で反応を停止して、分取用ODSカラム(Might
ysil RP-18、 3.5cmφ x 25cm)により分取を行った。
目的とする2糖付加ブラジキニンが1.0mg得られた。図
3に、得られた糖鎖付加ブラジキニンの飛行時間型質量
分析計によるスペクトルを示す。m/z 1433.3のピーク
は、ブラジキニンにGalβ1-3GalNAcが付加したペプチド
の[M+H]に相当するピークである。
たヘキサペプチドと糖鎖のないペプチド(Cbz-Leu-Ser-
Gln-Val-His-Arg)についてプロテアーゼに対する抵抗
性の比較を行った。1mMの各サンプル100μLと20mUのプ
ロテアーゼ(ロイシンアミノペプチダーゼ、プロテイナ
ーゼK、プロテアーゼtype VIII)100μLを混合し37
℃でインキュベートした。HPLCにより経時的にピークの
高さを測定した結果、1時間後には糖鎖のないペプチド
は3種類のプロテアーゼとも完全に加水分解されたのに
対し、Galβ1-3GalNAcの付加したペプチドはロイシンア
ミノペプチダーゼ、プロテイナーゼKに対しては100%
残存し、プロテアーゼtype VIIIに対しては96%残存し
ていた。これにより、上記の方法で糖鎖を付加した糖ペ
プチドはプロテアーゼによる加水分解に対し、強い抵抗
性を示すことが確認され、産業的にも有用性が期待され
る。
造することができるようになった。
Purifier 装置による。カラムおよび溶出条件は実施例
1に記載。
Varian Inova 500による。
(Bioanalysis社のLasermat 2000)によるスペクトル。
Matrix: 2,5-Dihydroxybenzoic acid.
Claims (12)
- 【請求項1】エンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダ
ーゼの転移作用により、糖受容体のペプチドに、糖供与
体に結合するムチン型糖鎖を転移させることによるムチ
ン型糖ペプチド製造法。 - 【請求項2】エンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダ
ーゼが Streptomyces属由来である請求項1記載のムチ
ン型糖ペプチド製造法。 - 【請求項3】糖供与体がアルキルあるいはアリールグリ
コシドである請求項1記載のムチン型糖ペプチド製造
法。 - 【請求項4】糖供与体がムチン型糖鎖を含む糖タンパク
質を加水分解して得られた糖ペプチドの混合物である請
求項1記載のムチン型糖ペプチド製造法。 - 【請求項5】請求項3記載の糖供与体がパラあるいはオ
ルトニトロフェニル基あるいはベンジル基をアグリコン
とするグリコシドである請求項1記載のムチン型糖ペプ
チド製造法。 - 【請求項6】糖受容体がセリンあるいはスレオニンを含
むペプチドである請求項1記載のムチン型糖ペプチド製
造法。 - 【請求項7】エンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダ
ーゼの転移作用により、糖受容体のタンパク質に、糖供
与体に結合するムチン型糖鎖を転移させることによるム
チン型糖タンパク質製造法。 - 【請求項8】エンド-α-D-N-アセチルガラクトサミニダ
ーゼが Streptomyces属由来である請求項7記載のムチ
ン型糖タンパク質製造法。 - 【請求項9】糖供与体がアルキルあるいはアリールグリ
コシドである請求項7記載のムチン型糖タンパク質製造
法。 - 【請求項10】糖供与体がムチン型糖鎖を含む糖タンパ
ク質を加水分解して得られた糖ペプチドの混合物である
請求項7記載のムチン型糖タンパク質製造法。 - 【請求項11】請求項9記載の糖供与体がパラあるいは
オルトニトロフェニル基あるいはベンジル基をアグリコ
ンとするグリコシドである請求項7記載のムチン型糖ペ
プチド製造法。 - 【請求項12】糖受容体がセリンあるいはスレオニンを
含むタンパク質である請求項7記載のムチン型糖タンパ
ク質製造法。
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---|---|---|---|
JP2000381201A JP2002176998A (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | ムチン型糖ペプチドおよび糖タンパク質製造法 |
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JP (1) | JP2002176998A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008534665A (ja) * | 2005-04-08 | 2008-08-28 | アイシス イノヴェイション リミテッド | タンパク質グリコシル化 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996007753A1 (en) * | 1994-09-06 | 1996-03-14 | Bioflexin Ab | Amino acid conjugate |
JPH11113593A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-27 | Noguchi Inst | 新規複合糖ペプチドとその製法及び中間体 |
-
2000
- 2000-12-15 JP JP2000381201A patent/JP2002176998A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1996007753A1 (en) * | 1994-09-06 | 1996-03-14 | Bioflexin Ab | Amino acid conjugate |
JPH11113593A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-27 | Noguchi Inst | 新規複合糖ペプチドとその製法及び中間体 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008534665A (ja) * | 2005-04-08 | 2008-08-28 | アイシス イノヴェイション リミテッド | タンパク質グリコシル化 |
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