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

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JP2002176998A
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sugar
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Katsumi Ajisaka
勝美 鰺坂
Ikuko Kasa
郁子 傘
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ムチン型糖鎖の付加した糖ペプチドあるいは糖
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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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。
【0002】
【従来の技術】糖ペプチドあるいは糖タンパク質に結合
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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】いろいろな糖ペプチド
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。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Streptom
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。
【0005】すなわち、本発明は、エンド-α-D-N-アセ
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。
【0006】このような加水分解酵素の転移活性を利用
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。
【0007】また、糖供与体の濃度も生成物の収率に大
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。
【0008】本酵素を用いた転移反応においては、本酵
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。
【0009】また、天然のムチン型糖鎖を糖供与体とし
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。
【0010】一方、受容体としてのペプチドはその構造
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。
【0011】本発明の方法によりムチン型糖鎖を付加し
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。
【0012】
【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて説明するが、
本発明はこれにより限定されるものではない。
【0013】また、以下の実施例において用いたエンド
-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。
【0014】実施例1:21.1mgのGalβ1-3GalNAcα-pNP
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。
【0015】実施例2:10.6mgのブラジキニン(Arg-Pr
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。
【0016】
【参考例】実施例1で合成したGalβ1-3GalNAcの付加し
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。
【0017】
【発明の効果】本発明により、容易にムチン型糖鎖を製
造することができるようになった。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】反応生成物のHPLCによる分取。Pharmacia Acta
Purifier 装置による。カラムおよび溶出条件は実施例
1に記載。
【図2】生成物の500MHz 1H NMRスペクトル(D2O中)。
Varian Inova 500による。
【図3】2糖付加ブラジキニンの飛行時間型質量分析計
(Bioanalysis社のLasermat 2000)によるスペクトル。
Matrix: 2,5-Dihydroxybenzoic acid.

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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