JP2010200690A - New sphingolipid and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規なスフィンゴ脂質、及びその製造方法に関する。具体的には、本発明スフィンゴ脂質はホスホリルエタノールアミンの結合したセラミドであり、また海洋性真核微生物であるラビリンチュラ類より当該スフィンゴ脂質を製造する方法に関する。 The present invention relates to a novel sphingolipid and a method for producing the same. Specifically, the sphingolipid of the present invention is a ceramide to which phosphorylethanolamine is bound, and relates to a method for producing the sphingolipid from Labyrinthula, which is a marine eukaryotic microorganism.
スフィンゴ脂質はスフィンゴシン骨格を持つ脂質を指し、哺乳類の形質膜に広く分布していることが知られている。スフィンゴ脂質の多くは形質膜外葉に存在して形質膜微小領域(ラフト)を形成し、細胞間の情報伝達に関与していると考えられている 。セラミドにコリンリン酸の結合したスフィンゴミエリン(SM) は、哺乳類に広く分布し、ラフトの形成のみならず、セラミドやスフィンゴシン 1-リン酸 (S1P) に代謝され、細胞の生死や細胞増殖に関っていると考えられている(非特許文献1)。また、コリンリン酸の代わりにホスホリルエタノールアミンの結合したエタノールアミンホスホセラミド(EPC) は、淡水産の巻貝(非特許文献2)、ショウジョウバエを初めとする昆虫類(非特許文献3)、一部のバクテリア(非特許文献4)、真核微生物であるtrypanosome(非特許文献5)やゾウリムシ(非特許文献6)などに広く分布していることが報告されている。この EPC は、SM の前駆体としての役割(非特許文献7)や、SM のアイソタイプとしてラフトに存在し、シグナル伝達に関る可能性が示唆されている(非特許文献3)。さらに、ショウジョウバエで行われたEPC欠損実験の結果、EPC が70% 減少した個体で、早期老化に伴う寿命の減少、膜組織の変化、膜脂質、膜タンパク質の酸化促進が確認された(非特許文献8)。この結果は、EPC が老化の抑制に重要な役割を果たしている可能性を示唆しており、EPCの機能性脂質としての利用にも期待が集まる。 Sphingolipid refers to a lipid having a sphingosine skeleton, and is known to be widely distributed in mammalian plasma membranes. Many sphingolipids are present in the outer envelope of the plasma membrane and form a plasma membrane microregion (raft), which is thought to be involved in signal transduction between cells. Sphingomyelin (SM) conjugated with ceramide and choline phosphate is widely distributed in mammals and is metabolized not only to raft formation but also to ceramide and sphingosine 1-phosphate (S1P). (Non-Patent Document 1). In addition, ethanolamine phosphoceramide (EPC) bound with phosphorylethanolamine instead of choline phosphate is a freshwater snail (Non-patent Document 2), insects including Drosophila (Non-patent Document 3), and some It is reported that it is widely distributed in bacteria (Non-patent Document 4), eukaryotic microorganisms trypanosome (Non-patent Document 5), Paramecium (Non-patent Document 6), and the like. This EPC has a role as a precursor of SM (Non-patent Document 7) and a raft as an SM isotype, suggesting the possibility of signal transduction (Non-patent Document 3). In addition, as a result of EPC deficiency experiments conducted in Drosophila, individuals with a 70% reduction in EPC were confirmed to have reduced life span, membrane tissue changes, membrane lipids, and membrane protein oxidation associated with premature aging (non-patented) Reference 8). This result suggests that EPC may play an important role in the suppression of aging, and the use of EPC as a functional lipid is expected.
一方、ラビリンチュラ類は DHA を豊富に生産、蓄積することが報告されており(特許文献1、非特許文献9)、独自の脂質代謝経路や膜機能を有する可能性がある。ラビリンチュラ類をDHAの供給源として用いる技術は、例えば、ラビリンチュラ属の微生物であるS3−2株(受託番号FERM BP-5034)を利用する技術)(特許文献2、3参照)、シゾキトリウム属の微生物であるSR21株(FERM BP−5034)及びその利用技術(特許文献4〜6参照)等が挙げられる。
しかしながら、ラビリンチュラにおいて、上記のように膜機能に重要な役割を果たすスフィンゴ脂質についてはほとんど解析が行われていない。また、ヒトの神経細胞において、グリセロ型リン脂質とSMの代謝は密接に相互作用しあっているという報告があることから(非特許文献1)、スフィンゴ脂質の動態がDHAの代謝や機能に影響を与える可能性も考えられる。従って、ラビリンチュラのスフィンゴ脂質の分子種、機能を解明することは、ラビリンチュラにおける膜脂質の機能を調べる上で不可欠である。
On the other hand, Labyrinthulas have been reported to produce and accumulate abundant DHA (Patent Document 1, Non-Patent Document 9), and may have unique lipid metabolism pathways and membrane functions. Examples of the technique using Labyrinthula as a source of DHA include, for example, a technique utilizing S3-2 strain (accession number FERM BP-5034) which is a microorganism belonging to the genus Labyrinthula (see Patent Documents 2 and 3), Schizochytrium genus SR21 strain (FERM BP-5034) and its utilization technology (refer to Patent Documents 4 to 6) and the like.
However, in Labyrinthula, sphingolipids that play an important role in membrane function as described above have hardly been analyzed. In addition, since there is a report that the metabolism of glycerophospholipid and SM interacts closely in human neurons (Non-patent Document 1), the dynamics of sphingolipid affects the metabolism and function of DHA. The possibility of giving Therefore, elucidating the molecular species and function of labyrinthula sphingolipids is indispensable for investigating the function of membrane lipids in labyrinthula.
本発明は、新規なスフィンゴ脂質及びその製造方法を提供することを課題とする。具体的には、化1で示されるスフィンゴ脂質、及びラビリンチュラ類より当該スフィンゴ脂質を製造する方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a novel sphingolipid and a method for producing the same. Specifically, it is an object to provide a method for producing the sphingolipid from the sphingolipid represented by Chemical Formula 1 and Labyrinthulas.
本発明者らは、上述の状況に鑑みラビリンチュラ類のスフィンゴ脂質について鋭意研究の結果、新規なスフィンゴ脂質を見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies on the sphingolipids of Labyrinthula in view of the above-mentioned situation, the present inventors have found a novel sphingolipid and have completed the present invention.
従って本発明は、以下の(1))記載のスフィンゴ脂質を要旨とする。
(1) 以下の一般式(1)で表されるスフィンゴ脂質。
(1) A sphingolipid represented by the following general formula (1).
また、本発明は、以下の(2)〜(4)記載のスフィンゴ脂質の製造方法を要旨とする。
(2) 前記(1)記載のスフィンゴ脂質の製造において、海洋性真核微生物を培養し精製することを特徴とする、スフィンゴ脂質の製造方法。
(3) 海洋性真核微生物がラビリンチュラ類である、前記(2)記載の新規スフィンゴ脂質の製造方法。
(4) ラビリンチュラ類がスラウストキトリウム アウレウム(Thraustochytrium aureum、以下、「T. aureum」と略称することがある。)である、前記(3)記載の新規スフィンゴ脂質の製造方法。
(4) ラビリンチュラ類がスラウストキトリウム アウレウム ATCC34304(Thraustochytrium aureum ATCC34304)である、前記(3)又は(4)記載の新規スフィンゴ脂質の製造方法。
Moreover, this invention makes a summary the manufacturing method of the sphingolipid of the following (2)-(4) description.
(2) In the production of the sphingolipid according to (1), a marine eukaryotic microorganism is cultured and purified.
(3) The method for producing a novel sphingolipid according to (2) above, wherein the marine eukaryotic microorganism is Labyrinthula.
(4) labyrinthulean is Thraustochytrium Aureumu a (Thraustochytrium aureu m, hereinafter sometimes abbreviated as "T. Aureum".), Wherein (3) new sphingolipids method according.
(4) The method for producing a novel sphingolipid according to (3) or (4), wherein the labyrinthula is Thraustochytrium aureum ATCC34304 ( Thraustochytrium aureum ATCC34304).
本発明により、新規なスフィンゴ脂質が提供され、医薬品、化粧品、食品等に有用な物質が提供される。 According to the present invention, novel sphingolipids are provided, and substances useful for pharmaceuticals, cosmetics, foods and the like are provided.
本発明は、以下の一般式(1)で表される新規なスフィンゴ脂質に関する。
本発明の新規スフィンゴ脂質は、海洋性真核微生物を培養し抽出、精製することにより得ることができる。海洋性真核微生物とは、具体的にはラビリンチュラ類である。ラビリンチュラ類としては、ラビリンチュラ属(Labyrinthula)、アルトルニア属(Althornia)、アプラノキトリウム属(Aplanochytrium)、イァポノキトリウム属(Japonochytrium)、ラビリンチュロイデス属(Labyrinthuloides)、シゾキトリウム属(Schizochytrium)、ヤブレツボカビ属(Thraustochytrium)、又はウルケニア属(Ulkenia)、アウランティオキトリウム属(Aurantiochytrium)が挙げられ、好ましくはヤブレツボカビ属に属する微生物であり、特に好ましくはスラウトキトリウム アウレウム(Thraustochytrium aurem)が挙げられる。これらは保存機関から分譲された菌株、あるいはその継代培養菌株であってもよい。トラウストキトリウムアウレウムATCC28211、スラウストキトリウム アウレウムATCC34304、シゾキトリウム(Schizochytorium) sp. M-8(FERM P-19755、特許文献7参照)株が例示される。
この海洋性真核微生物を培養し、抽出、精製操作を行うことにより、本発明の新規スフィンゴ脂質を得ることができる。
The novel sphingolipid of the present invention can be obtained by culturing, extracting and purifying marine eukaryotic microorganisms. Specifically, marine eukaryotic microorganisms are Labyrinthulas. Labyrinthula, Labyrinthula, Althornia, Aplanochytrium, Japonochytrium, Labyrinthuloides, Schizochytrium, Examples include the genus Thraustochytrium, Ulkenia, Aurantiochytrium, preferably microorganisms belonging to the genus Thraustochytrium, particularly preferably Thraustochytrium aurem It is done. These may be strains handed over from a storage organization, or subcultures thereof. Thraustochytrium Au les um ATCC28211, Thraustochytrium Aureumu ATCC34304, Schizochytrium (Schizochytorium) sp. M-8 (FERM P-19755, refer to Patent Document 7) strain are exemplified.
The novel sphingolipid of the present invention can be obtained by culturing the marine eukaryotic microorganism, performing extraction and purification operations.
本発明の新規スフィンゴ脂質を得るために、海洋性真核微生物を培養する。培養は、通常用いられる固体培地あるいは液体培地等で、常法により培養する。この時、用いられる培地としては、例えば炭素源としてグルコース、フルクトース、サッカロース、デンプン、グリセリン等、また窒素源として酵母エキス、コーンスティープリカー、ポリペプトン、グルタミン酸ナトリウム、尿素、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸ナトリウム等、また無機塩としてリン酸カリウム等、その他必要な成分を適宜組み合わせた培地であり、ラビリンチュラ類を培養するために通常用いられるものであれば特に限定されないが、特に好ましくは酵母エキス・グルコース培地(GY培地)が用いられる。培地は調製後、pHを3.0〜8.0の範囲内に調整した後、オートクレーブ等により殺菌して用いる。培養は、10〜40℃、好ましくは15〜35℃にて、1〜14日間、通気撹拌培養、振とう培養、あるいは静置培養で行えば良い。 In order to obtain the novel sphingolipids of the present invention, marine eukaryotic microorganisms are cultured. Culturing is carried out by a conventional method using a commonly used solid medium or liquid medium. Examples of the medium used at this time include glucose, fructose, saccharose, starch, glycerin and the like as the carbon source, and yeast extract, corn steep liquor, polypeptone, sodium glutamate, urea, ammonium acetate, ammonium sulfate, ammonium nitrate, and chloride as the nitrogen source. It is a medium in which ammonium, sodium nitrate, etc. and other necessary components such as potassium phosphate as an inorganic salt are appropriately combined, and is not particularly limited as long as it is usually used for culturing Labyrinthula, but particularly preferably Yeast extract / glucose medium (GY medium) is used. After preparation, the medium is adjusted to a pH of 3.0 to 8.0 and then sterilized by an autoclave or the like. The culture may be performed at 10 to 40 ° C., preferably 15 to 35 ° C., for 1 to 14 days by aeration and agitation culture, shaking culture, or stationary culture.
次に、培養した微生物を適当な乾燥方法により乾燥し、そこから脂質を抽出する。この時、乾燥方法としては特に好ましくは凍結乾燥が用いられる。凍結乾燥した菌体から適当な方法を用いて脂質を抽出する。
脂質の抽出方法としては、一般に用いられる方法であれば特に限定されないが、溶媒抽出、pH調整あるいは酵素処理等によるタンパク質成分の分離除去、超臨界抽出等、あるいはこれらを組み合わせた方法が用いられ、好ましくは有機溶媒による抽出、酵素処理した後有機溶媒により抽出、又は超臨界二酸化炭素抽出が用いられる。
溶媒抽出において用いる溶媒としては、適当な有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、クロロホルム、トルエン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等を単独あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、好ましくはクロロホルム/メタノール混液を用いて脂質を抽出する。この時、溶媒混合比あるいは菌体量:溶媒比は任意に設定すれば良いが、特に好ましくはFolch分配、即ちクロロホルム/メタノール=2:1の溶媒を用い抽出する。
Next, the cultured microorganisms are dried by an appropriate drying method, and lipids are extracted therefrom. At this time, freeze drying is particularly preferably used as a drying method. Lipids are extracted from the lyophilized cells using an appropriate method.
The lipid extraction method is not particularly limited as long as it is a commonly used method, but a solvent extraction, pH adjustment or separation or removal of protein components by enzyme treatment, supercritical extraction, or a combination of these is used. Preferably, extraction with an organic solvent, enzymatic treatment followed by extraction with an organic solvent, or supercritical carbon dioxide extraction is used.
As a solvent used in the solvent extraction, an appropriate organic solvent, for example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, propylene glycol, butylene glycol, methyl acetate, ethyl acetate, acetone, chloroform, toluene, pentane, hexane, Cyclohexane or the like can be used alone or in combination of two or more. Preferably, the lipid is extracted using a chloroform / methanol mixture. At this time, the solvent mixing ratio or the bacterial cell amount: solvent ratio may be set arbitrarily, but extraction is particularly preferably performed using a Folch partition, that is, a solvent of chloroform / methanol = 2: 1.
このようにして抽出された脂質に弱アルカリ分解処理を行い、さらにFolch 分配を行い、下層を回収する。この時、弱アルカリ分解は0.01〜0.5Nの水酸化カリウムあるいは水酸化ナトリウムを脂質約 5mg につき 0.1〜10 ml 加え、30〜50℃で1〜24時間インキュベートすれば良い。次にFolch下層を順相のクロマトグラフィーにより分離する。このとき、カラムにはシリカカラムを用い、クロロホルム、アセトン、メタノールの順に溶媒を流す。この操作により、メタノール画分に目的のリン脂質が溶出する。次に得られたリン脂質画分を順相の高速液体クロマトグラフィー(HPLC) に供試することにより、保持時間23分付近のピークから目的物質を得ることができる。さらに、逆相HPLC を用いることにより、各分子種に分離することができる。この時、特に好ましくはODSカラムを用い、保持時間22分及び27分付近のピークを回収することにより、本発明新規スフィンゴ脂質を得ることができる。 The lipid extracted in this manner is subjected to a weak alkali decomposition treatment, followed by Folch partitioning, and the lower layer is recovered. At this time, weak alkaline decomposition may be carried out by adding 0.1 to 10 ml of 0.01 to 0.5 N potassium hydroxide or sodium hydroxide per 5 mg of lipid and incubating at 30 to 50 ° C. for 1 to 24 hours. The lower layer of Folch is then separated by normal phase chromatography. At this time, a silica column is used for the column, and the solvent is passed in the order of chloroform, acetone, and methanol. By this operation, the target phospholipid is eluted in the methanol fraction. Next, by subjecting the obtained phospholipid fraction to normal phase high performance liquid chromatography (HPLC), the target substance can be obtained from a peak at a retention time of about 23 minutes. Furthermore, each molecular species can be separated by using reverse phase HPLC. At this time, the novel sphingolipid of the present invention can be obtained particularly preferably by using an ODS column and collecting peaks at retention times of around 22 minutes and 27 minutes.
このようにして得られた本発明新規スフィンゴ脂質は、医薬品、化粧料、食品等の原料として有用である。 The novel sphingolipid of the present invention thus obtained is useful as a raw material for pharmaceuticals, cosmetics, foods and the like.
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
〔T. aureum の中性脂質、糖脂質、リン脂質の各脂質画分の弱アルカリ分解テスト〕
まず、菌体を培養し回収した。即ち、Thraustochytrium aureum ATCC 34304菌体を 200 mlのGY培地(表1の組成で調製)を用い、25℃、4日間振とう培養した後、8,000 rpmで5分間遠心し上清を除去した。ここに0.9% NaClを適量加えよく懸濁した後、8,000 rpmで5分間遠心し上清を除去し、さらに超純水を適量加えよく懸濁した後、8,000 rpmで5分間遠心し上清を除去し、菌体を回収して凍結乾燥した。
[Weak alkaline degradation test of neutral lipid, glycolipid and phospholipid fractions of T. aureum]
First, the cells were cultured and collected. That is, Thraustochytrium aureum ATCC 34304 cells were cultured with shaking in 200 ml of GY medium (prepared with the composition shown in Table 1) at 25 ° C. for 4 days, and then centrifuged at 8,000 rpm for 5 minutes to remove the supernatant. Add an appropriate amount of 0.9% NaCl and suspend well, then centrifuge at 8,000 rpm for 5 minutes to remove the supernatant, add an appropriate amount of ultrapure water, suspend well, and then centrifuge at 8,000 rpm for 5 minutes. After removing, the cells were collected and lyophilized.
次に、回収した菌体からFolch分配により総脂質の抽出を行った。即ち、菌体に20 mlのクロロホルム/メタノール= 2/1を添加し超音波で菌体を破砕した後、1,800 rpmで5 分間遠心し、上清を回収した。これを3回繰り返した後、15mlの0.9% NaClを添加し、よく混和して4℃で一晩静置して下層を回収し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。 Next, total lipids were extracted from the collected cells by Folch partitioning. That is, 20 ml of chloroform / methanol = 2/1 was added to the cells, and the cells were crushed with ultrasonic waves, followed by centrifugation at 1,800 rpm for 5 minutes, and the supernatant was collected. After repeating this three times, 15 ml of 0.9% NaCl was added, mixed well and allowed to stand overnight at 4 ° C., and the lower layer was collected and concentrated on a rotary evaporator.
次に、得られた脂質の各脂質画分への分離を行った。即ち、Sep-Pak-Silica(Waters社製)を30 mlのクロロホルムで平衡化した後、濃縮乾固した総脂質を2 mlのクロロホルムに溶解しカラムに負荷した。この時、クロロホルム30 ml、アセトン50 ml、メタノール20 mlの順に溶出し、10 mlずつのフラクションを回収した。回収したフラクションに含まれる脂質を薄層クロマトグラフィーにより確認した。この時、展開溶媒として中性脂質にはn-ヘキサン/エーテル/酢酸=80/20/1 (v/v/v)を 、糖脂質及びリン脂質にはクロロホルム/メタノール/水=65/25/4 (v/v/v)を用いた。また、発色試薬には50%硫酸、オルシノール硫酸、及びDittmer試薬(Sigma社製)を用いた。さらに陽性対照としてガラクトシルセラミド(GalCer)、陰性対照としてホスファチジルコリン(PC)、対照として脂肪酸(FA、具体的にはリノール酸(sigma社製))を同時に負荷した。 Next, the obtained lipid was separated into each lipid fraction. That is, Sep-Pak-Silica (manufactured by Waters) was equilibrated with 30 ml of chloroform, and the concentrated and dried total lipid was dissolved in 2 ml of chloroform and loaded onto the column. At this time, 30 ml of chloroform, 50 ml of acetone, and 20 ml of methanol were eluted in this order, and 10 ml fractions were collected. Lipids contained in the collected fractions were confirmed by thin layer chromatography. At this time, n-hexane / ether / acetic acid = 80/20/1 (v / v / v) was used as a developing solvent for neutral lipids, and chloroform / methanol / water = 65/25 / for glycolipids and phospholipids. 4 (v / v / v) was used. Further, 50% sulfuric acid, orcinol sulfuric acid, and Dittmer reagent (manufactured by Sigma) were used as the coloring reagent. Furthermore, galactosylceramide (GalCer) as a positive control, phosphatidylcholine (PC) as a negative control, and fatty acid (FA, specifically, linoleic acid (manufactured by sigma)) as a control were simultaneously loaded.
次に、前記の回収した各脂質画分をエバポレーターで濃縮し、弱アルカリ分解テストを行い、スフィンゴ脂質の存在を確認した。即ち、前記回収した各脂質画分から約 0.5mg を取りN2 ガスで濃縮し、100μlの 0.1 N KOHを添加して超音波で溶解した後、37℃で 一晩インキュベートした。これに1μlの10 N 酢酸を添加し中和した後、240μlのクロロホルム及び240μlの0.9% NaClを添加してボルテックスミキサーにてよく混和し、15,000 rpmで 3分間遠心し、下層を回収した。これを薄層クロマトグラフィー(TLC)により確認した。この時、展開溶媒としてクロロホルム/メタノール/水=65/25/4、発色試薬は50%硫酸を用いた。結果を図1に示す。 Next, each of the collected lipid fractions was concentrated with an evaporator and subjected to a weak alkaline decomposition test to confirm the presence of sphingolipids. That is, about 0.5 mg was taken from each of the collected lipid fractions, concentrated with N2 gas, 100 μl of 0.1 N KOH was added, and the mixture was dissolved by ultrasonication, followed by incubation at 37 ° C. overnight. To this was added 1 μl of 10 N acetic acid for neutralization, 240 μl of chloroform and 240 μl of 0.9% NaCl were added, and the mixture was mixed well with a vortex mixer and centrifuged at 15,000 rpm for 3 minutes to recover the lower layer. This was confirmed by thin layer chromatography (TLC). At this time, chloroform / methanol / water = 65/25/4 was used as a developing solvent, and 50% sulfuric acid was used as a coloring reagent. The results are shown in FIG.
sep pak silicaカラムによる分離の結果、クロロホルム画分に中性脂質、アセトン画分に糖脂質、メタノール画分にリン脂質が含まれることが分かった。そこで、それぞれの画分を中性脂質画分、糖脂質画分、リン脂質画分とし、それぞれの画分について弱アルカリ分解の処理を行ったところ、糖脂質画分、リン脂質画分から、弱アルカリで分解されないバンドの存在を確認した(図1)。この結果より、糖脂質画分、リン脂質画分にスフィンゴ脂質が存在する可能性が示唆された。 As a result of separation using a sep pak silica column, it was found that the chloroform fraction contained neutral lipids, the acetone fraction contained glycolipids, and the methanol fraction contained phospholipids. Therefore, each fraction was made into a neutral lipid fraction, a glycolipid fraction, and a phospholipid fraction, and each of the fractions was subjected to a weak alkaline decomposition treatment. From the glycolipid fraction and the phospholipid fraction, The presence of a band that was not decomposed by alkali was confirmed (FIG. 1). From this result, it was suggested that sphingolipid may exist in the glycolipid fraction and the phospholipid fraction.
[T. aureum の糖脂質、リン脂質画分のSCDase 処理]
実施例1で示唆された糖脂質、リン脂質画分に存在するアルカリ耐性の脂質がスフィンゴ脂質であるかを確認するために、SCDase による加水分解反応及び脂肪酸の縮合反応を行った。
即ち、実施例1で得られたリン脂質画分を約 50μg取り、5μlの2% triton X-100(Sigma社製)を添加し、遠心エバポレーターで濃縮した。次に5μlの4×reaction buffer 1(100 mM 酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)、20 mM CaCl2)及び10μlの超純水を添加しソニケーションした。そこに5μl のスフィンゴ脂質セラミドデアシラーゼ(SCDase) (Shewanella alga G8由来、7mU、Furusato, M. et. al. (2002) J. Biol. Chem. 277, 17300-17307 の方法を用い作成、精製)を添加し、ボルテックスミキサーにてよく混和した。これを37℃で一晩インキュベートした後遠心エバポレーターで濃縮乾固し、5μlのクロロホルム/メタノール=2/1に溶解してTLCにて反応産物を確認した。この時、展開溶媒としてクロロホルム/メタノール/0.02% CaCl2=5/4/1(v/v/v)、発色試薬はニンヒドリン試薬を用いた。結果を図2に示す。
[SCDase treatment of glycolipid and phospholipid fraction of T. aureum]
In order to confirm whether the alkali-resistant lipid present in the glycolipid and phospholipid fractions suggested in Example 1 is a sphingolipid, a hydrolysis reaction using SCDase and a fatty acid condensation reaction were performed.
That is, about 50 μg of the phospholipid fraction obtained in Example 1 was taken, 5 μl of 2% triton X-100 (manufactured by Sigma) was added, and the mixture was concentrated by a centrifugal evaporator. Next, 5 μl of 4 × reaction buffer 1 (100 mM sodium acetate buffer (pH 5.5), 20 mM CaCl 2 ) and 10 μl of ultrapure water were added for sonication. 5 μl of sphingolipid ceramide deacylase (SCDase) (from Shewanella alga G8, 7 mU, Furusato, M. et. Al. (2002) J. Biol. Chem. 277, 17300-17307) And mixed well with a vortex mixer. This was incubated overnight at 37 ° C., concentrated and dried with a centrifugal evaporator, dissolved in 5 μl of chloroform / methanol = 2/1, and the reaction product was confirmed by TLC. At this time, chloroform / methanol / 0.02% CaCl 2 = 5/4/1 (v / v / v) was used as a developing solvent, and a ninhydrin reagent was used as a coloring reagent. The results are shown in FIG.
次に、SCDase によるC12 NBD-脂肪酸の縮合反応を行った。即ち、実施例1で得られた糖脂質画分を約50μg取り、 5μlの0.4% triton X-100、1 nmol 12−((7−ニトロベンズ−2−オキサ−1,3−ジアゾール−4−イル)アミノ)ドデカン酸(C12 NBD-FA Molecular Probes社製)を添加し遠心エバポレーターで濃縮した。濃縮物に5μlの4×reaction buffer 2(100 mM Tris-HCl緩衝液(pH 7.5)、20 mM MgCl2)及び10μlの超純水を添加しソニケーションした。そこに5μl のSCDase (7 mU) を添加し、ボルテックスミキサーにてよく混和した。これを37℃で一晩インキュベートした後遠心エバポレーターで濃縮乾固し、5μlのクロロホルム/メタノール=2/1に溶解しTLCに負荷し、トランスイルミネーターで反応産物を確認した。この時、展開溶媒としてクロロホルム/メタノール/0.02% CaCl2=5/4/1(v/v/v)を用いた。結果を図3に示す。 Next, a condensation reaction of C12 NBD-fatty acid with SCDase was performed. That is, about 50 μg of the glycolipid fraction obtained in Example 1 was taken, and 5 μl of 0.4% triton X-100, 1 nmol 12-((7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl ) Amino) dodecanoic acid (C12 NBD-FA Molecular Probes) was added and concentrated with a centrifugal evaporator. 5 μl of 4 × reaction buffer 2 (100 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 20 mM MgCl 2 ) and 10 μl of ultrapure water were added to the concentrate for sonication. 5 μl of SCDase (7 mU) was added thereto and mixed well with a vortex mixer. This was incubated overnight at 37 ° C., concentrated and dried with a centrifugal evaporator, dissolved in 5 μl of chloroform / methanol = 2/1, loaded on TLC, and the reaction product was confirmed with a transilluminator. At this time, chloroform / methanol / 0.02% CaCl 2 = 5/4/1 (v / v / v) was used as a developing solvent. The results are shown in FIG.
以上の結果、リン脂質画分においては、加水分解反応、縮合反応の両方が起こることが確認できた(図2)。一方、糖脂質画分については、加水分解、縮合のどちらの反応も確認できなかった(図3)。これらの結果より、リン脂質画分に含まれるアルカリ耐性脂質がスフィンゴ脂質である可能性は非常に高いと考えられた。 As a result, it was confirmed that both hydrolysis and condensation reactions occurred in the phospholipid fraction (FIG. 2). On the other hand, neither hydrolysis nor condensation reaction could be confirmed for the glycolipid fraction (FIG. 3). From these results, it was considered very likely that the alkali-resistant lipid contained in the phospholipid fraction is a sphingolipid.
[アルカリ耐性リン脂質画分の精製]
7.4 L のGY培地から、3.797gの乾燥菌体を回収し、361.6mg の総脂質が得られた。この総脂質に弱アルカリ処理を施し、Folch 分配を行った。Folch下層をsep pak silica により中性脂質、糖脂質、リン脂質に分離した。結果を図4及び図5に示す。
[Purification of alkali-resistant phospholipid fraction]
From 7.4 L of GY medium, 3.797 g of dried cells were recovered, and 361.6 mg of total lipid was obtained. The total lipid was subjected to weak alkali treatment and Folch partitioning was performed. The Folch lower layer was separated into neutral lipid, glycolipid, and phospholipid by sep pak silica. The results are shown in FIGS.
この結果、図4に示す通り、メタノール画分からアルカリ耐性リン脂質と考えられる2本のバンドを得た。 As a result, as shown in FIG. 4, two bands considered to be alkali-resistant phospholipids were obtained from the methanol fraction.
[順相HPLCによるスフィンゴ脂質の分離]
実施例3で回収したリン脂質を、n-ヘキサン/イソプロパノール=3/1に溶解 (20μg/μl)し、これを高速液体クロマトグラフィーに20μlずつ負荷し、スフィンゴ脂質の分離を行った。この時、カラムはInertsil HPLC column(NH2 6μm、250 x 4.6 mm;ジーエルサイエンス社製)を用い、移動層にアセトニトリル/メタノール/0.2%トリエチレンアミン(pH 4.0)=67/22/11(v/v/v)を用い流速1ml/minで、検出波長は210 nmとした。このクロマトグラムの最も顕著なピーク(ピークA;図5)を回収した。回収したピークのフラクションについて、実施例1及び2と同様に弱アルカリ分解テスト及びSCDace処理による脂質画分の確認を行った。結果を図6(弱アルカリ分解テスト)及び図7(SCDace処理)に示す。
[Separation of sphingolipids by normal phase HPLC]
The phospholipid recovered in Example 3 was dissolved in n-hexane / isopropanol = 3/1 (20 μg / μl), and 20 μl of this was loaded on high performance liquid chromatography to separate the sphingolipid. At this time, an Inertsil HPLC column (NH2 6 μm, 250 × 4.6 mm; manufactured by GL Sciences) was used as the column, and acetonitrile / methanol / 0.2% triethyleneamine (pH 4.0) = 67/22/11 (v / v / v) was used, the flow rate was 1 ml / min, and the detection wavelength was 210 nm. The most prominent peak of this chromatogram (peak A; FIG. 5) was collected. About the fraction of the collect | recovered peak, the weak fraction by a weak alkali decomposition | disassembly test and SCDace process was confirmed like Example 1 and 2. The results are shown in FIG. 6 (weak alkali decomposition test) and FIG. 7 (SCDace treatment).
この結果、ピークAは弱アルカリ処理を行ってもバンドが消失しなかった(図6)。従って、ピークAは確かにアルカリに耐性の脂質であることが確認された。また、ピークAにSCDase による加水分解反応、蛍光脂肪酸の縮合反応の処理をそれぞれ行った所、加水分解反応、縮合反応両方とも反応が起こることが確認された(図7)。 As a result, the peak A did not disappear even after the weak alkali treatment (FIG. 6). Therefore, it was confirmed that the peak A is a lipid resistant to alkali. In addition, it was confirmed that both the hydrolysis reaction and the condensation reaction occurred in the peak A when the hydrolysis reaction using SCDase and the condensation reaction of the fluorescent fatty acid were performed respectively (FIG. 7).
[回収した脂質画分のTLC による官能基の確認]
実施例4で得られたピークAをTLC で展開し、各発色試薬での呈色により官能基の存在を確認した。即ち、実施例3にて回収した脂質画分のうち約50μg を取り、TLC に負荷した。この時、展開溶媒としてクロロホルム/メタノール/水=65/25/4 (v/v/v)、及び発色試薬としてDittmer試薬、及びニンヒドリン試薬を用いた。結果を図8に示す。
[Confirmation of functional groups by TLC of recovered lipid fraction]
The peak A obtained in Example 4 was developed by TLC, and the presence of a functional group was confirmed by coloration with each coloring reagent. That is, about 50 μg of the lipid fraction collected in Example 3 was taken and loaded onto TLC. At this time, chloroform / methanol / water = 65/25/4 (v / v / v) was used as a developing solvent, and Dittmer reagent and ninhydrin reagent were used as coloring reagents. The results are shown in FIG.
この結果、ピークAは、Dittmer 試薬による青色の呈色、ニンヒドリン試薬による赤色の呈色が確認された。このことから、ピークAは、リン酸基と遊離のアミノ基を分子内に持つことが明らかになった。 As a result, the peak A was confirmed to have a blue color by the Dittmer reagent and a red color by the ninhydrin reagent. This revealed that peak A has a phosphate group and a free amino group in the molecule.
[回収した脂質画分の各分子種への分離及び構造解析]
実施例5にて回収した脂質画分を、逆相HPLC により各分子種へ分離した。即ち、サンプルをメタノールに溶かし(20μg/μl)、このサンプルを 20μlずつHPLCに負荷した。この時、カラムにYMC-Pack ODS-AQ column (150x6.0 mm、S-120mm;ワイエムシー社製)を用い、移動層にメタノール / 1 mM リン酸カリウム buffer (pH7.4) = 9/1 (v/v)を用い流速1ml/minで、検出波長を210 nmとした。各ピークを回収し、TLC により回収物を確認した。結果を図9に示す。
[Separation and structural analysis of recovered lipid fractions into various molecular species]
The lipid fraction collected in Example 5 was separated into each molecular species by reverse phase HPLC. That is, the sample was dissolved in methanol (20 μg / μl), and 20 μl of this sample was loaded onto the HPLC. At this time, YMC-Pack ODS-AQ column (150x6.0 mm, S-120mm; manufactured by YMC) was used for the column, and methanol / 1 mM potassium phosphate buffer (pH 7.4) = 9/1 was used for the moving bed. (v / v) was used, and the detection wavelength was 210 nm at a flow rate of 1 ml / min. Each peak was collected and the recovered material was confirmed by TLC. The results are shown in FIG.
この結果、リテンションタイム22分、27分付近に顕著なピークが観察された(図9)。この二つのピークを、ピーク1及びピーク2として回収し、一部をTLC に負荷し官能基、及びRf 値の確認を行った。その結果ピーク1、ピーク2は両方ともニンヒドリン陽性であり、Rf 値もピークAのものと一致することが確認された。 As a result, a remarkable peak was observed around retention time 22 minutes and 27 minutes (FIG. 9). These two peaks were collected as peak 1 and peak 2, and a part thereof was loaded onto TLC to confirm the functional group and Rf value. As a result, it was confirmed that both peak 1 and peak 2 were ninhydrin positive and the Rf value was consistent with that of peak A.
さらに、ピーク1及びピーク2について、NMR及びFAB-MSにより構造解析を行った。NMRは1H-NMR (600 MHz, CD3OD)、13C-NMR (125 MHz, CD3OD) の二つを測定した。またFAB-MSはIon mode : FAB−、Matrix:トリエタノールアミンの条件で行った。FAB-MSの結果を図10(ピーク1)及び図11(ピーク2)にそれぞれ示す。 Further, structural analysis was performed on peak 1 and peak 2 by NMR and FAB-MS. NMR was measured for 1H-NMR (600 MHz, CD3OD) and 13C-NMR (125 MHz, CD3OD). FAB-MS was performed under the conditions of Ion mode: FAB-, Matrix: triethanolamine. The results of FAB-MS are shown in FIG. 10 (Peak 1) and FIG. 11 (Peak 2), respectively.
NMR 解析の結果、ピーク1及びピーク2はともにセラミドにホスホリルエタノールアミン基が結合したエタノールアミンホスホセラミド(EPC)であることが確認された。また、セラミドを構成するスフィンゴシンの部分は、4、8、10位に不飽和結合、9位にメチル基があることが確認された。加えて、脂肪酸は、2位にヒドロキシル基が付加し、3位に不飽和結合のあるa-ヒドロキシ酸であることが明らかになった(表2)。 As a result of NMR analysis, it was confirmed that both peak 1 and peak 2 were ethanolamine phosphoceramide (EPC) in which phosphorylethanolamine group was bonded to ceramide. In addition, it was confirmed that the sphingosine portion constituting ceramide has an unsaturated bond at the 4, 8, and 10 positions and a methyl group at the 9 position. In addition, fatty acids were found to be a-hydroxy acids with a hydroxyl group added at the 2-position and an unsaturated bond at the 3-position (Table 2).
また質量分析の結果、ピーク1は分子量684、ピーク2は分子量698 であることが明らかになった(図10及び図11)。このことから、セラミド部分の炭素数は、ピーク1が34個、ピーク2が35個であると考えられ、この2つの脂質は、スフィンゴシン又は脂肪酸のいずれかの炭素鎖が1つ異なるものである。 As a result of mass spectrometry, it was revealed that peak 1 has a molecular weight of 684 and peak 2 has a molecular weight of 698 (FIGS. 10 and 11). From this, it is considered that the number of carbons in the ceramide part is 34 at peak 1 and 35 at peak 2. These two lipids are different in one of sphingosine or fatty acid carbon chain. .
以上の結果から化学構造は一般式(1)で表されると決定したした。これは新規化合物であった。 From the above results, it was determined that the chemical structure is represented by the general formula (1). This was a new compound.
本発明により、新規なスフィンゴ脂質及びその製造方法が提供される。本発明の新規スフィンゴ脂質は、医薬品、化粧品、食品等の研究分野や製造の現場において広く活用することが期待される。 The present invention provides a novel sphingolipid and a method for producing the same. The novel sphingolipid of the present invention is expected to be widely used in research fields such as pharmaceuticals, cosmetics, and foods, and in production sites.
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