JP2007224216A - イカ軟骨のコンドロイチン硫酸由来の硫酸化八糖及び十糖 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イカ軟骨のコンドロイチン硫酸(CS-E)を出発材料とし、ヒアルロニダーゼを用いて断片化して得られた八糖及び十糖画分を陰イオン交換クロマトグラフィーでさらに分画することによって八糖又は十糖の硫酸化オリゴ糖を含む複数の画分を調製した。各画分に含まれる硫酸化オリゴ糖について構造解析を行い、合計20種類の新規硫酸化八糖及び十糖の構造を決定した。また、これらの硫酸化八糖及び十糖は、抗コンドロイチン硫酸抗体(MO-225)のエピトープ構造の解析に有用であった。
【選択図】なし
Description
なお、本明細書及び図面において使用される主要な略号の意味は以下のとおりである。
PG:プロテオグリカン、GAG:グリコサミノグリカン、CS:コンドロイチン硫酸、DPPE:L-α-Dipalmitoyl phosphatidyl ethanolamine、MALDI-TOF/MS:マトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析、GlcUA:D-グルクロン酸、GalNAc:N-アセチルD-ガラクトサミン、HexUA:ヘキスロン酸、Δ4,5HexUA(ΔHexUA):4-deoxy-L-threo-hex-4-enepyranosyluronic acid、HPLC:高速液体クロマトグラフィー、2AB:2-アミノベンズアミド、ΔO:ΔHexUAα1-3GalNAc、ΔC:ΔHexUAα1-3GalNAc(6-O-硫酸)、ΔA:ΔHexUAα1-3GalNAc(4-O-硫酸)、ΔD:ΔHexUA(2-O-硫酸)α1-3GalNAc(6-O-硫酸)、ΔE:ΔHexUAα1-3GalNAc(4,6-O-二硫酸)。
(1)C-E-E-C、(2)E-E-A-C、(3)E-E-A-A、(4)C-E-E-A、(5)E-E-C-A、(6)E-E-E-A、(7)E-A-E-E、(8)E-E-E-C、(9)E-C-E-E、(10)A-E-E-E
(1)E-E-E-A-A、(2)C-E-E-E-A、(3)E-E-E-C-A、(4)E-E-E-E-C、(5)E-E-E-E-A、(6)E-E-E-E-E、(7)E-E-E-A-A、(8)E-E-E-E-A、(9)E-E-E-E-C、(10)E-E-E-E-A
Eは、[GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(4-O-硫酸, 6-O-硫酸)]、
Aは、[GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(4-O-硫酸)]、
Cは、[GlcUAβ1-3GalNAc(6S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(6-O-硫酸)]、
の二糖構造をそれぞれ意味する。
[1]実験方法
[1-1]実験材料
イカ軟骨由来CS-E (super special grade)、CS二糖標準品、Proteus vulgaris由来コンドロイチナーゼABC (EC 4.2.2.4)、Arthrobacter aurescens由来コンドロイチナーゼAC-II (EC 4.2.2.4)、およびモノクローナル抗体MO-225は生化学工業株式会社 (東京、日本) より購入した。ウシアルブミン (Fr V, chemical grade) はSerological Proteins社 (Kankakee, IL) より購入した。ペルオキシダーゼを結合したAffiPureヤギ抗マウスIgG+IgM (H+L) 抗体は、Jackson ImmunoReseach Laboratories社 (West Grove, PA) より購入した。ヒツジ精巣由来ヒアルロニダーゼ (EC 3.2.1.35) およびゲンチジン酸はSigma社より購入した。(Arg-Gly)15 ペプチドはペプチド研究所 (大阪) で合成したものを用いた。Bio-Gel P-10樹脂およびニトロセルロース膜 (Trans-BlotTM Transfer membrane, 0.45 μm) はBio-Rad Laboratories (CA) より購入した。
市販品のイカ軟骨由来のCS-E (89 mg) を全量3. 0 ml中で、最終濃度として50 mM リン酸ナトリウム緩衝液、pH 6.0、150 mM NaClになるように混合し、10 mg (約15,000国際単位) のヒツジ精巣由来ヒアルロニダーゼを用いて37 ℃で分解した (1国際単位は1分間にヒアルロン酸を74 μg加水分解する量に相当する)。反応開始後22時間と26時間においてそれぞれ約3000国際単位と6000国際単位の酵素を追加し、45時間かけてサンプルを徹底的に分解した。タンパク質は30%のトリクロロ酢酸を0.66 ml加えて沈殿させ、2,500 rpmで10分間遠心し、取り除いた。その上清を回収し、沈殿に5%のトリクロロ酢酸を1.0 ml加えて、洗浄した。回収して、合わせた上清のトリクロロ酢酸をエーテルで除去し、1M Na2CO3で中和した。そのサンプルを10%エタノールを含む1M NaCl溶出液を用いて、Bio-Gel P-10カラム (1.6 x 95 cm) で分画した。カルボニル基が吸収する210 nmの波長で溶出画分をモニターした。画分IからXIまで分離し、プールした (図1)。それらの画分をSephadex G-25 (fine) カラム (1.5 x 46 cm) で溶出液として蒸留水を用い、脱塩した。モニターには210 nmの波長を用いた。オリゴ糖に相当する画分をプールし、乾固した後GlcUAを標準品としてカルバゾール反応で定量した。
Bio-Gel P-10カラムによるゲルろ過によって得られた推定八糖画分IXをアミン結合シリカPA-03カラムを用いた陰イオン交換HPLCでさらに細分画した。測定条件としては、90分間で0.2から1 Mに至るNaH2PO4の濃度勾配で、流速1ml/min、室温を用い、検出は210 nmで行った。同様に、はじめの5分間を0.2 M から0.6 M 、5分から120分までを0.6 M から1.0 M に至るNaH2PO4の濃度勾配で、推定十糖画分VIIIを細分画した。分離した各々のピークの画分を回収し、画分VIIIk, l及びmについてPD-10カラムを用いたほかは上述と同様の方法で各々脱塩し、カルバゾール反応で定量した。
二糖組成を決定するため、各々の画分を全量30 μlの50 mM Tris-HCl緩衝液、pH 8.0、60 mM酢酸ナトリウムの中で、5 mIUのコンドロイチナーゼABCと37 ℃で反応させた。反応停止のため1分間煮沸した。そのサンプルを乾固し、Anal. Biochem. 269, 367-378 (1999)記載の方法に従い、不飽和二糖を2-アミノベンズアミド (2AB) で蛍光標識した。ペーパークロマトグラフィーにより2AB試薬を除去し、2AB誘導体化二糖を精製した後、精製した各画分を流速1 ml/min、NaH2PO4の濃度勾配でアミン結合シリカPA-03カラム (4.6 x 250 mm; YMC社、京都、日本) を用いたHPLCにより分画した。溶出ピークは標準品との溶出位置の比較により同定した。
八糖及び十糖のDE MALDI-TOF/MS解析はリニアモードで、Voyager DE-RP/Pro (PerSeptive Biosystems、Framingham、MA) を用いて行った。(Arg-Gly)15 (10 pmol/μl) の水溶液をまず10 pmolの八糖又は十糖とそれぞれ混合し(Carbohydr. Res., 270, 131-147 (1995))、次いで1 μlのマトリックス(ゲンチジン酸)溶液と混合した。その混合液をプローブ表面にのせ風乾し、スペクトルを測定した。
各々の八糖及び十糖画分を、L-α-dipalmitoyl phosphatidyl ethanolamine (DPPE) で脂質誘導体とした(Anal. Biochem. 270, 314-322 (1999))。これらの脂質結合オリゴ糖を、後述の参考文献34に記載の方法に従い、ニトロセルロース膜へ固相化し、抗体MO-225との反応性を調査した(特願2005−165699号明細書参照)。
本発明者は先に、サメ軟骨由来CS-Cから新規硫酸化八糖を単離・同定すると共に、これらの新規硫酸化八糖が抗糖鎖抗体のエピトープ解析に有用であることを明らかにしたが、本実施例では以下のように、イカ軟骨由来CS-Eを出発物質として新規硫酸化八糖及び十糖を単離し、その構造を決定すると共に、これらの新規硫酸化オリゴ糖が実際に抗コンドロイチン硫酸抗体(MO-225)と結合する配列の同定に利用できるなど、抗糖鎖抗体のエピトープ解析に有用であることを明らかにした。
本実施例では市販のイカ軟骨由来のCS-E (89 mg) をヒツジ睾丸ヒアルロニダーゼで徹底的に分解し、その分解物を前記実験方法に示した方法に従い、Bio-Gel P-10カラムを用いたゲルろ過によって、サイズの違いで分画し、分離した画分を画分IからXIと命名した (図1)。以前のクロマトグラムのデータ(J. Biol. Chem. 272, 19656-19665 (1997))を基に、画分IXは八糖のオリゴ糖フラグメントを、画分VIIIは十糖のオリゴ糖フラグメントをそれぞれ含んでいると考えられた。また、210 nmの吸光度を基に、画分IX及び画分VIIIはそれぞれ全溶出オリゴ糖の11.9%と10.9%に相当すると考えられた。このうち、八糖を含んでいると予想された画分IX (1 mg) を図2に示すように、アミン結合シリカカラムで陰イオン交換HPLCによって画分IXa - IXtに細分画した。また、十糖を含んでいると予想された画分VIII (3.25 mg) を図3に示すように、アミン結合シリカカラムで陰イオン交換HPLCによって23の画分VIIIa - VIIIwに細分画した。各々の画分をSephadex G-25カラムを用いたゲルろ過で脱塩し、カルバゾール反応で定量した。HPLCと脱塩によって分画した八糖(画分IX)及び十糖(画分VIII)の全回収率はそれぞれ〜57%と50%であった。単離したオリゴ糖画分の収率を下記表1にまとめた。
[注]
a) 各々の画分の八糖及び十糖の量はカルバゾール法で定量した。
b) 各々の画分の純度は2ABで蛍光標識後、アミン結合シリカカラムを用いた陰イオン交換HPLCでピーク面積を基に決定した。
c) 二糖のモル比のパーセンテージはコンドロイチナーゼABCによる分解後、アミン結合シリカカラムで得られたピーク総面積から計算した。
d) 斜文字で記した二糖単位は、各々の画分中に含まれるマイナー成分の消化によって生じた二糖を示す。
単離したすべての画分のシークエンシングは、図7に示した方法で行った。最初に、MO-225に対して反応性を示した十糖配列(後述)を含む、画分VIIIo主要構成成分のシークエンシング方法の詳細を以下に示す。酵素分解とHPLCによる推定では画分VIIIoの純度は85-89%であり、主要構成成分の配列の決定は以下に示すように可能であった。
[注]
a) 八糖又は十糖と合成ペプチド(Arg-Gly)15との1 : 1で結合した複合体プロトンのm/z値。
b) 1 : 1で結合した複合体プロトンのm/z値からプロトン化ペプチドの値を差し引いて得られた八糖又は十糖の質量。
c) 推定構造から算出された理論上の質量。
*) 1 : 1で結合した複合体プロトンから混入物によると考えられる別シグナルが観測された。
[注]
a) 太字で記した二糖あるいは四糖は各々の分解によって生じた主要成分を示す。
[注]
a) 太字で記した二糖あるいは四糖は各々の分解によって生じた主要成分を示す。
[注]
a) 括弧内の数字は各々の画分中に含まれるその配列の割合(%)を表す。
b) E-E-E-Cなどの配列は、J. Biol. Chem. 277, 8882-8889 (2002) において報告されている。
MALDI-TOF/MS解析の結果、画分IXkの主要成分は六硫酸化八糖であった(表2)。画分IXk を2AB標識後、コンドロイチナーゼABCによる分解で生じた二糖の組成分析を行ったところ、非還元末端からC、EおよびAの3種類の飽和二糖の2AB誘導体が、63.8 : 23.6 : 19.8のモル比で得られた。従って、画分IXkには少なくとも3種類の化合物が存在する。また、2ABで標識した画分IXkのコンドロイチナーゼAC-IIによる分解物は、2AB化ΔC (75.3%) が主要な構造であったのに対し、コンドロイチナーゼABCによる分解物は、2AB化ΔE-C (60.8%) が主要な構造であった (表3)。従って、画分IXkの主要構成成分は還元末端にE-C 四糖配列を有して。硫酸基数が全部で6つであること、及び糖鎖内部由来の二糖の主要生成物がE-ユニットであったこと(表1)から、画分IXkの約47%を占める主要化合物の配列は、C-E-E-C [GlcUAβ1-3GalNAc(6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(6S)]であると結論した。また、複数のマイナー成分の還元末端には、E-A (22.6%) とC-C (16.6%)が含まれることから、マイナー成分の配列はE-C-E-A、E-A-E-AおよびE-E-C-Cであると推定されるが、更なる解析が必要である。
MALDI-TOF/MS解析の結果、画分IXLの主要成分は六硫酸化八糖であった(表2)。画分IXL を2AB標識後、コンドロイチナーゼABCによる分解で生じた二糖の組成分析を行ったところ、主要生成物としてE、ΔAおよびΔEの3種類の2AB誘導体が、1.4 : 1.0 : 1.4のモル比で得られた(表1)。さらに、非還元末端から相当な割合のC-ユニットが検出されたので(C-ユニットとE-ユニットの合計を100%とすると30%)、画分IXLには複数の糖鎖化合物が存在する。また、陰イオン交換HPLC解析の結果、2ABで標識した画分IXLのコンドロイチナーゼABCによる分解物は、ΔA-Cの2AB誘導体が主要生成物(78.7%)であったのに対して、コンドロイチナーゼAC-IIによる分解では還元末端からΔC-ユニット(33.8%)が検出されると共に、分解されなかったΔA-C (39.6%)も検出された(表3)。この結果から、画分IXLの純度は73-79%と考えられる。コンドロイチナーゼABCによる分解物を2AB標識しHPLC解析を行ったところ、主要生成物としてE、ΔEおよびΔA-Cが1.4 : 1.1 : 1.0のモル比で得られた(表4)ので、画分IXLの主要構成成分の配列はE-E-A-Cであると考えられる。一方、コンドロイチナーゼAC-IIによる分解物を2AB標識しHPLC解析を行ったところ、主要生成物としてE、ΔE、ΔAおよびΔCの2AB誘導体が1.0 : 1.0 : 0.3 : 0.3のモル比で得られた(表4)。このモル比は一見すると上記推定結果と矛盾しているが、これは分解されなかったΔA-Cの存在によるものと考えられる。
さらに、コンドロイチナーゼABCによる分解によって還元末端からΔA-A (8%)、ΔE-A (4.8%)およびΔE-C (8.5%)が切り出されたので、画分IXLには3つのマイナー成分が含まれていることが分かる。酵素分解によって切り出されたマイナーな二糖及び四糖は、表4に示すとおりである。これらの結果から、画分IXLの主要構成成分の配列は、純度73-79%のE-E-A-C [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(6S)]であると結論した(表5)。一方、マイナー成分の配列の1つは、画分IXmの主要成分(後述)であるE-E-A-A (8%)と考えられ、他の2つのマイナー成分の配列は、非還元末端側にCユニットを有すること、硫酸基数が全部で6つであることから、C-E-E-C (8.5%)およびC-E-E-A (4.8%)と考えられるが、E-C-E-C およびE-C-E-Aの可能性もある。
MALDI-TOF/MS解析の結果、画分IXmの主要成分の分子量は2014.76であり、六硫酸化八糖であった(表2、図9)。コンドロイチナーゼABCによる分解物の二糖を組成分析すると、主要生成物として2AB 化されたE、ΔAおよびΔEが1.1 : 1.0 : 1.6のモル比で得られた(表1)。さらに、非還元末端から、E-ユニットのほかに一定割合のC-ユニットが切り出されたので(C-ユニットとE-ユニットの合計を100%とすると8.2%)、画分IXmには2つの主要化合物が混在する。また、陰イオン交換HPLC解析の結果、2ABで標識した画分IXmのコンドロイチナーゼAC-IIによる分解物は、ΔAの2AB誘導体が主要な産物(58.7%)であったのに対して、コンドロイチナーゼABCによる分解では還元末端から主要な四糖生成物としてΔA-A-2AB (56.5%)が検出された(表3)。従って、画分IXmの主要成分の純度は約57-59%であると考えられる。2AB化IXmをコンドロイチナーゼAC-IIで分解し、2AB誘導体化したところ、主要生成物として2AB化されたE、ΔEおよびΔA-ユニットが1.0 : 1.3 : 0.7のピーク面積比で得られた(表4)。一方、コンドロイチナーゼABCの分解物を2AB標識しHPLC解析した結果では、2AB化E、ΔEおよびΔA-Aが1.0 : 1.3 : 0.9のピーク面積比で得られた(表4)。コンドロイチナーゼABCの場合に生じた二糖及び四糖の割合は下記推定配列と一致するが、コンドロイチナーゼAC-IIの場合に生じた二糖の割合は大筋でしか一致しておらず、これはマイナー成分の存在や2AB標識効率が低かったことによると考えられる。還元末端から切り出された主要四糖はΔA-Aであったこと、非還元末端からの主要二糖はE-ユニットであったこと、糖鎖内部からの主要二糖はΔE-ユニットであったことから、画分IXmの全八糖のうち〜56%を占める主要構成成分の配列は、E-E-A-A [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]であると結論した(表5)。この配列は、1H NMR スペクトル解析の結果からも確認された(図9)。画分IXmの他の成分の配列は、C-ユニットが非還元末端由来の二糖として切り出されたこと、ΔE-ユニットが主要な糖鎖内部由来の二糖であること、ΔE-Aが還元末端由来の四糖として検出されたこと(表3)から、C-E-E-A (35%)であると考えられる。さらに、還元末端由来の四糖がΔC-A (8.4%)である他のマイナー成分の配列は、E-E-C-Aであると考えられる(表3)。
MALDI-TOF/MS解析の結果、画分IXoの主要成分は七硫酸化八糖であった(表2、図9)。画分IXo を2AB標識後、コンドロイチナーゼABCによる分解物の二糖を組成分析すると、主要生成物として2AB 化されたE、ΔCおよびΔEが1.0 : 0.7 : 2.2のモル比で得られた(表1)。従って、主要成分は3つのE-ユニットと1つのC-ユニットを有している。2AB標識した画分IXoのコンドロイチナーゼAC-IIとABCによる分解物のHPLC解析では、主要生成物として2AB化されたΔC及びΔE-Cが得られ、これら切り出された二糖及び四糖の割合は各々87.4%と89.4%であったので、画分IXoの純度は87-89%である(表3)。コンドロイチナーゼABCによる分解によって、画分IXoのマイナー成分の還元末端からΔE-A (6.9%)とΔE-E (3.3%) が切り出された(表3)ので、画分IXoには3つの化合物が含まれていると判断した。酵素分解によって切り出された他のマイナーな二糖及び四糖は表3に示すとおりである。コンドロイチナーゼAC-IIによる分解物を2AB標識しHPLC解析を行ったところ、E、ΔEおよびΔCが1 : 1.7 : 1.3のモル比で得られた(表4)。従って、画分IXoの主要構成成分の配列はE-E-E-Cであると考えられる。一方、2AB化IXoのコンドロイチナーゼABCによる分解物を2AB標識しHPLC解析を行ったところ、E、ΔEおよびΔE-Cの2AB誘導体が1 : 1.1 : 1.5のモル比で得られた(表4)。この結果は上記推定結果と一致する。以上の結果から、画分IXoの主要化合物の配列は、E-E-E-C [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(6S)]であると結論した(表5)。この配列は、1H NMR スペクトル解析の結果からも確認された(図9)。画分IXo中のマイナーな糖鎖化合物の1つはE-E-E-A (6.9%)であり、他の1つは、還元末端にΔE-E四糖を有しており、コンドロイチナーゼABCの分解によって糖鎖内部由来と考えられる少量のΔA-ユニットが検出された(表4)ことから、その配列はE-A-E-E(3.7%)であると判断した。
MALDI-TOF/MS解析の結果、画分IXqの主要成分は七硫酸化八糖であった(表2、図9、図11)。画分IXq を2AB標識後、コンドロイチナーゼABCによる分解物の二糖を組成分析すると、主要生成物として2AB 化されたE、ΔAおよびΔEが1.2 : 0.8 : 2.1のモル比で得られた(表1)。従って、主要成分は3つのE-ユニットと1つのA-ユニットを有している。2AB標識した画分IXqのコンドロイチナーゼAC-IIによる分解物のHPLC解析では、主要生成物としてΔA-2AB (79.7%)が得られたのに対して、コンドロイチナーゼABCではΔE-A-2AB (98.5%)が得られた(表3)ので、画分IXqの主要八糖の配列はE-E-E-Aと考えられる。コンドロイチナーゼABCの分解結果からも分かるように、画分IXqの純度はおよそ98%である。コンドロイチナーゼAC-IIによる分解では、ΔA-2AB (79.7%)のほか、分解が十分ではなかったためと考えられる主要成分由来のΔE-A-2AB (18.4%)が少量得られた。さらに、ごく少量のΔE-C (1.5%)も酵素分解によって切り出されたが、これは混入しているマイナー成分由来と考えられた。コンドロイチナーゼAC-IIの分解物を2AB標識し陰イオン交換HPLC解析を行ったところ、非還元末端からは2AB標識されたE-ユニット、糖鎖内部からは2AB標識されたΔA、還元末端からは2AB標識されたΔEがそれぞれ検出され、E、ΔAおよびΔEの2AB誘導体が1.0 : 1.0 : 2.0のピーク面積比で得られた(表4)。この結果は上記推定構造と一致する。一方、コンドロイチナーゼABCの分解物を2AB標識しHPLC解析を行った結果では、E、ΔEおよびΔE-Aの2AB誘導体が0.9 : 1.0 : 1.4のピーク面積比で得られ(表4)、この結果も上記推定構造と一致する。以上の結果から、画分IXqの主要化合物の配列は、E-E-E-A [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]であると結論した(表5)。この配列は、1H NMR スペクトル解析の結果からも確認された(図9、図11)。画分IXqには、この主要化合物のほかに配列E-E-E-C (1.5%)のマイナー成分が含まれていたが、この成分は上述のように画分IXoの主要化合物である。
MALDI-TOF/MS解析の結果、画分IXsの主要成分の分子量は2175.81であり、八硫酸化八糖であった(表2、図9)。コンドロイチナーゼABCによる分解物の二糖を組成分析すると、主要生成物としてEとΔEのみが1 : 2.8のモル比で得られた(表1)ので、画分IXsの主要成分の配列はE-E-E-Eであると推定された。E-ユニットのほかに、少量のA-ユニットが非還元末端から切り出されたので、非還元末端にA-ユニットを有するマイナー成分が混在することが分かった。2AB標識した画分IXsのコンドロイチナーゼAC-IIとABCによる分解物のHPLC解析では、主要生成物として2AB 化されたΔE-Eが得られ、その割合は各々87.4%と94.1%であった(表3)。コンドロイチナーゼAC-IIによる分解では、ΔE-E四糖 (87.4%)のほかに、ΔE-ユニット(6.8%)が切り出されたので、画分IXsの純度は、コンドロイチナーゼABCの分解によって示されるように94%である。さらに、少量のΔE-A (5.8%)四糖も検出されたが、これは画分IXs中のマイナー成分の還元末端に由来すると考えられる。コンドロイチナーゼAC-IIとABCの分解物を2AB誘導体化しHPLC解析したところ、E、ΔEおよびΔE-Eの2AB誘導体のピークが、各々、1.0 : 1.1 : 0.8と1 : 1.1 : 1.1の面積比で得られ(表4)、この結果は上記推定構造とよく一致する。従って、画分IXsの主要成分の配列は、全八糖の94%を占めるE-E-E-E [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)]であると決定した(表5)。この配列は、1H NMR スペクトル解析の結果からも確認された(図9)。画分IXsには、このほかに配列E-E-E-A (5.8%)のマイナー成分が含まれていると考えられる。また、少量のΔC-ユニット (1.3-2.1%)が糖鎖内部から切り出されたので、E-C-E-Eの配列構造の存在、及び、非還元末端にA-ユニット(1.1-2.2%)を有するマイナー成分としてA-E-E-Eの配列が混在していると考えられる。
MALDI-TOF/MSの解析から画分VIIImの主要成分は、八硫酸化十糖である(表2)。画分VIIImを2AB標識後、コンドロイチナーゼABC分解物の二糖を組成分析すると、主要生成物として2AB 化されたE、ΔAおよびΔEが1.0 : 1.5 : 3.0のモル比で得られた(表1)。さらに、相当量(33%)のC-ユニットが非還元末端から切り出されたので、画分VIIImには主要成分以外の成分も存在すると考えられる。2AB標識した画分VIIImをコンドロイチナーゼAC-IIで分解し陰イオン交換HPLC分析すると、主要生成物として還元末端からΔA(82.6%)の2AB誘導体が得られ、コンドロイチナーゼABC分解物からは、マイナー成分由来のΔC-A-2AB (6.7%)に加えて、主要成分としてΔA-A-2AB (58.4%)およびΔE-A-2AB (34.9%)が得られた(表3)。この結果から、画分VIIImには3つの化合物が含まれていると考えられる。コンドロイチナーゼAC-II分解物を2AB標識してHPLC分析すると、非還元末端から2AB標識されたE-ユニットおよびC-ユニットが検出され、糖鎖内部及び/又は還元末端から主要生成物として2AB標識されたΔE-ユニットおよびΔA-ユニットが検出され、2AB標識されたC : E : ΔA : ΔE のピーク面積比は0.3 : 1.0 : 1.1 : 3.1であった(表4)。一方、コンドロイチナーゼABC分解物を2AB標識したものでは、C、E、ΔE、ΔA-AおよびΔE-Aのピーク面積比が0.3 : 1.0 : 2.9 : 0.6 : 0.4であった(表4)。還元末端から切り出されたΔA-Aが主要成分由来の四糖であり、主要成分の非還元末端の二糖はE-ユニットであり、糖鎖内部からΔEが切り出されたことから、画分VIIImの主要化合物の配列は E-E-E-A-A [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]であると決定した(表5)。また、還元末端から切り出されたΔE-A(34.9%)が2番目の主要化合物由来の四糖であり、その非還元末端の二糖はC-ユニットであり(33%)、糖鎖内部からΔEが切り出されたことから、画分VIIImの2番目の主要化合物の配列はC-E-E-E-A [GlcUAβ1-3GalNAc(6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]であると決定した(表5)。さらに、他の成分は、還元末端からΔC-A (6.7%)が生成されたので、その配列はE-E-E-C-Aである。
MALDI-TOF/MSの解析から画分VIIIqの主要成分は、九硫酸化十糖である(表2)。コンドロイチナーゼABC分解物の二糖を組成分析すると、E、ΔAおよびΔEが1.0 : 0.8 : 2.8のモル比で得られた(表1)ので、4つのE-ユニットと1つのA-ユニットを有する構造と考えられる。配列決定のため、2AB標識されたVIIIqをコンドロイチナーザAC-IIで分解しHPLC解析すると、還元末端由来の主要成分として2AB標識ΔA(75.7%)が得られ、分解されなかったΔE-Aも少量 (19.2%)検出された。コンドロイチナーゼABCの分解では、還元末端から主要な四糖としてΔE-A-2AB (96.4%) が検出されたので、画分VIIIqの主要化合物は高純度(96%)であると考えられる(表3)。さらに、少量のΔE-C (3.6%)が還元末端から切り出されたが、これはマイナー成分の還元末端に由来すると考えられる。コンドロイチナーザAC-II分解物を2AB誘導体化しHPLC解析すると、E、ΔAおよびΔEの2AB誘導体が1.0 : 1.3 : 2.5のピーク面積比で得られた。一方、コンドロイチナーゼABC分解物からはE、ΔEおよびΔE-Aが1 : 2.2 : 4.4 のピーク面積比で検出された(表4)。これらの結果から、画分VIIIqの主要化合物の配列は、全十糖の約96%を占めるE-E-E-E-A [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]であると決定した(表5)。2AB標識VIIIqをコンドロイチナーゼACII 又はABCで分解すると、それぞれΔC-ユニット(5.1%)とΔE-C(1.9%)が得られたので(表3)、画分VIIIqのマイナー成分の配列は、E-E-E-E-C [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(6S)]であると考えられる。この配列は画分VIIIoの主要化合物である。
MALDI-TOF/MSの解析から画分VIIIsの主要成分は、十硫酸化十糖と九硫酸化十糖である(表2)。コンドロイチナーゼABC分解物の二糖を組成分析すると、主要生成物としてEおよびΔEのみが1 : 4.3のモル比で得られた(表1)ので、画分VIIIsの主要化合物の1つは5つのE-ユニットから構成されていると考えられる。2AB標識画分VIIIsをコンドロイチナーゼAC-II で分解して分析すると、主要成分としてΔE-E とΔEの2AB-誘導体が得られ、その合計量は全二糖と四糖のうちの67.4%であった。一方、コンドロイチナーゼABCの分解では、主要四糖としてΔE-E の2AB誘導体(79.5%)が検出された(表3)ので、画分VIIIs の主要化合物の純度は67.4-79.5%であると考えられる。さらに、少量のΔE-A(20.5%)がコンドロイチナーゼABC分解物から検出されたが、これは画分VIIIsのマイナー成分の還元末端に由来すると考えられる。コンドロイチナーザAC-IIおよびABCの分解物を2AB誘導体化しHPLC解析すると、E、ΔEおよびΔE-Eの2AB誘導体がそれぞれ1 : 3.3 : 0.5と1 : 2.7 : 0.6のピーク面積比で得られた(表4)。上記推定配列と割合が一見すると一致しないが、これは両方のコンドロイチナーゼにおいて分解されなかったΔE-E四糖が存在したためと考えられる。これらの結果から、画分VIIIsの主要化合物の配列は、全十糖の約79%を占めるE-E-E-E-E [GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)β1-4GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)]であると決定した(表5)。画分VIIIsのマイナー成分(21%)の配列は、上記解析結果からE-E-E-E-Aと考えられる。この配列は画分VIIIqの主要化合物である。
MO-225は、ニワトリ胎仔四肢原基のPG-Mを抗原として作製され、D-ユニットを含む配列を主に認識する (J. Biol. Chem. 262, 4146-4152 (1987))。しかし、イカ軟骨CS-Eは、D-ユニットを含まないにもかかわらず、MO-225モノクローナル抗体と反応することが報告されている(J. Biol. Chem. 262, 4146-4152)。また、A-DおよびE-Dの四糖配列がMO-225と結合し得ることについて報告されているが、CS-Eにおけるいずれの構造がMO-225と結合するかは不明である。そこで、構造決定した上述のCS-E八糖および十糖とMO-225抗体との相互作用をオリゴ糖マイクロアレイ法を用いて解析した。
八糖および十糖の各混合物(各25 pmol)をそれぞれニトロセルロース膜上に固相化してMO-225抗体との反応性を試験し、MO-225と結合するオリゴ糖の最小単位を調査した。試験した濃度において、八糖の混合物はMO-225との反応性を示さなかったが(図6Aの1)、十糖の混合物はMO-225と強い反応性を示した(同図Aの2)ので、CS-Eの十糖がMO-225抗体と結合するための最小単位と考えられる。構造決定した個々の八糖とMO-225との反応性についても試験したが、いずれの八糖も反応性を示さなかった。この結果は、CS-E八糖がMO-225と結合し得る最小サイズではないことを示している。
MO-225 はCS-E十糖混合物と強い反応性を示した(図6Aの2)ので、次に構造決定した個々の十糖についてMO-225との反応性を試験した。前述のように、6つの十糖画分(VIIIi, k, m, o, qおよびs)のうち4つの画分に含まれる配列構造を決定しているが、これらの画分をMO-225と結合する配列の同定試験に使用した。試験した画分のうち主要成分としてE-E-E-E-Cを含む画分VIIIoのみがMO-225によって認識された(図5Bのd)。これに対して、MO-225 は、画分VIIIm、VIIIqおよびVIIIs(それぞれ主要成分としてE-E-E-A-A、E-E-E-E-AおよびE-E-E-E-Eを含む)とは反応性を示さなかった(図5Bのc、e、f)。
上記4つの十糖配列はすべて非還元末端にE-ユニットを有し、さらに隣接して2つのE-ユニットを有する点で共通するが、還元末端側の四糖配列が相違する。従って、MO-225と画分VIIIoとの反応性には還元末端側のE-C四糖配列の存在が重要である。他の画分ではすべて反応性を示さなかったからである。また興味深いことに、MO-225は還元末端側に同じくE-C四糖配列を有する八糖画分IXm(E-E-E-C)に対しては反応性を示さなかった。この結果はE-C配列を有する十糖構造(換言すればその十糖配列によって得られる立体構造)が抗体との結合に重要であることを示している。
このように本実施例によって、MO-225 による認識に必要とされていたD-ユニットがなくても、還元末端にE-C四糖配列を持つ十糖構造を有するCS-Eオリゴ糖がMO-225と結合し得ることが示された。
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(30) Sugahara, K., Tanaka, Y., Yamada, S., Seno, N., Kitagawa, H., Haslam, S. M., Morris, H. R., and Dell, A. (1996) J. Biol. Chem. 271, 26745-26754
(31) Kitagawa, H., Tanaka, Y., Yamada, S., Seno, N., Haslam, S. M., Morris, H. R., Dell, A., and Sugahara, K. (1997) Biochemistry 36, 3998-4008
(31a) Nandini, C.D., Itoh, N., and Sugahara, K. (2005) J. Biol. Chem. 280, 4058-4069.
(32) Yamagata, M., Kimata, K., Okie, Y., Tani, K., Maeda, N., Toshida, K., Shimomura, Y., Yoneda, M., and Suzuki, S. (1987) J. Biol. Chem. 262, 4146-4152
(33) Ito, Y., Hikino, M., Yajima, Y., Mikami, T., Sirko, L., von Holst, A., Faissner, A., Fukui, S., and Sugahara, K. (2005) Glycobiology 15, 593-603
(34) Fukui, S., Feizi, T., Galustain, C., Lawson, A. M., and Chai, W. (2002) Nat. Biotechnol. 20, 1011-1017
Claims (7)
- イカ軟骨由来のコンドロイチン硫酸から単離され、八糖構造又は十糖構造を有する硫酸化オリゴ糖。
- 以下の(1)〜(10)のいずれかの八糖構造を有する硫酸化オリゴ糖。
(1)C-E-E-C、(2)E-E-A-C、(3)E-E-A-A、(4)C-E-E-A、(5)E-E-C-A、(6)E-E-E-A、(7)E-A-E-E、(8)E-E-E-C、(9)E-C-E-E、(10)A-E-E-E
(ただし、Eは、[GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(4-O-硫酸, 6-O-硫酸)]、Aは、[GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(4-O-硫酸)]、Cは、[GlcUAβ1-3GalNAc(6S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(6-O-硫酸)]、の二糖構造をそれぞれ意味する。) - 以下の(1)〜(10)のいずれかの十糖構造を有する硫酸化オリゴ糖。
(1)E-E-E-A-A、(2)C-E-E-E-A、(3)E-E-E-C-A、(4)E-E-E-E-C、(5)E-E-E-E-A、(6)E-E-E-E-E、(7)E-E-E-A-A、(8)E-E-E-E-A、(9)E-E-E-E-C、(10)E-E-E-E-A
(ただし、Eは、[GlcUAβ1-3GalNAc(4S,6S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(4-O-硫酸, 6-O-硫酸)]、Aは、[GlcUAβ1-3GalNAc(4S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(4-O-硫酸)]、Cは、[GlcUAβ1-3GalNAc(6S)]、即ち、[グルクロン酸β1−3N-アセチルガラクトサミン(6-O-硫酸)]、の二糖構造をそれぞれ意味する。) - イカ軟骨由来のコンドロイチン硫酸を酵素処理後、カラムを用いて分画することにより得られる請求項1〜3のいずれか1項に記載の硫酸化オリゴ糖。
- 抗コンドロイチン硫酸抗体などの抗糖鎖抗体のエピトープ解析に用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硫酸化オリゴ糖の利用方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の硫酸化オリゴ糖を含み、当該硫酸化オリゴ糖と相互作用する物質の探索に用いられるプローブ。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の硫酸化オリゴ糖を含み、当該硫酸化オリゴ糖と相互作用する物質の活性調節に用いられる活性調節結合剤。
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