JP2660175B2 - キクイモ由来のレクチンおよびその分離精製法 - Google Patents

キクイモ由来のレクチンおよびその分離精製法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,キク科の植物であるキ
クイモ(学名:Helianthus tuberosus)から得られた新
規レクチンおよび該レクチンの分離精製法に関する。
【0002】
【従来の技術】レクチンは特定の構造をもった糖に結合
し,血球や細胞を凝集したり,多糖類や糖蛋白質を沈降
させる特性をもった蛋白質の総称であり,特定の物質の
名称ではない。レクチン活性をもつ蛋白質は植物,動
物,微生物など広く生物界から発見されており,糖に対
する特性に基き,いくつかのグループに大別されてい
る。
【0003】通常,レクチンは複数の糖結合サイトを持
つために細胞凝集能を示すが,単一細胞の懸濁液を必要
とするフローサイトメーターおよびセルソーターを用い
た細胞表層糖鎖の解析,細胞分画などにレクチンを用い
る場合,細胞を凝集させないことが必要である。そのた
め,使用する細胞株でレクチンが凝集を起こさない閾値
を求め,その濃度内で実験操作を行ったり,反応温度を
下げることで凝集反応を遅らせたり,また,化学的処理
により一価単量体を調製するなどの工夫が必要である。
しかしながら,酸性条件では凝集活性は失われるが,糖
結合活性は保持するという特徴を有する本レクチンを用
いれば,このような操作は不要であり,pHを5.0以
下にするだけでよく,非常に有利である。
【0004】培養細胞であるカルスを材料にレクチンを
分離精製しようとする試みは,ダイズなど2,3の例が
知られているだけであり,キク科植物ではカルスなどの
培養細胞からレクチンを精製した例はない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】 本発明
が解決しようとする課題は,キク科植物であるキクイモ
からレクチンを発見し,性質を明らかにすると共に,複
合糖類,微生物,細胞などの分離,除去,検出,解析,
増殖制御などに利用でき,産業上有用な性質をもつ新規
レクチンを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,課題の
主たるものはキクイモ(Helianthus tuberosus)由来の
マンノース,グルコースおよびマンノースやグルコース
を構成糖とするオリゴ糖,特にαーマンノシド結合した
糖鎖と強い親和性をもち,分子量がpH7.4の条件で
約34000であり,トリプシン処理したウサギ赤血球
に対する凝集活性にはCa2+などの金属イオンを要求せ
ず,pH7.0以下ではトリプシン処理したウサギ赤血
球に対する凝集活性が低下し,pH5.0で活性が完全
に失われるが,糖結合活性は保持するという性質を有す
るレクチンにある。
【0007】すなわち,このレクチンはキクイモのカル
スを原料とし,硫安塩析,イオン交換処理後,マルトー
スをリガンドとするアフィニティークロマトグラフィー
により吸着,分離および分画することにより得ることが
できる。このレクチンは糖に対する活性阻害試験によ
り,マンノース,グルコースおよびマンノースやグルコ
ースを構成糖とするオリゴ糖,特にαーマンノシド結合
した糖鎖と強く反応する。また,分子量は高速液体クロ
マトグラフィーによるゲル濾過により,pH7.4の条
件で,約34000である。トリプシン処理したウサギ
赤血球に対する凝集活性にはCa2+,Mg2+,Mn2+
添加した凝集反応試験から,これら金属イオンを要求し
ない。また,pH変動による凝集反応試験から,pH
7.0以下でトリプシン処理したウサギ赤血球に対する
凝集活性は減少し,pH5.0で活性は失われる。さら
に,pH5.0の条件下でマルトースをリガンドとする
アフィニティークロマトグラフィーを行うと,レクチン
は吸着,分離および分画され,サブユニットに解離し,
凝集活性は失われるが,糖結合活性は保持する。
【0008】
【実施例】以下に,実施例を挙げて本発明を更に詳しく
説明する。
【0009】キクイモ塊茎から,1.0mg/Lナフタ
レン酢酸,1.0mg/Lベンジルアミノプリンを含む
Murashige−Skoogの寒天培地を用い,2
6℃,40日間,暗所で静置培養し得たカルス700g
に,2%イソアスコルビン酸を含む蒸留水600mLを
添加し,ポリトロンで23×103,3分間破砕した。
これを8000rpm,20分間4℃で遠心分離し,上
清を回収し,45%飽和硫酸アンモニウムを添加する。
十分に溶解し,1時間以上放置した後,8000rp
m,20分間,4℃で遠心分離した。ペレットを集め,
0.01Mトリス緩衝液(pH7.4)で一晩透析し
た。透析した溶液はDEAEートヨパールイオン交換ク
ロマトグラフィーを行い,レクチン活性をもつ画分を回
収した。このときのカラムサイズは5.0×27cm,
溶媒は0.01Mリン酸緩衝液(pH7.4),溶出は
0から0.6M塩化ナトリウムの直線濃度勾配という条
件で行った。次に,回収画分を集め,マルトースをリガ
ンドとするアガロースアフィニティークロマトグラフィ
ーを行った。このときのカラムサイズは1.5×2.0
cm,溶媒は0.15M塩化ナトリウムを添加した0.
01Mリン酸緩衝液(以下,これをPBSと略す)(p
H7.4),溶出は0.1Mマルトースを含むPBSと
いう条件で行った。この結果を図1に示す。レクチン活
性をもつ画分を回収し,ネイティブ電気泳動(Laem
mli法:Nature誌 1963年198巻865-866頁)を行っ
た。その結果,2つのバンドが確認された。これを図2
に示す。2つのバンドをゲルから切り出し,蛋白質回収
器を用いてゲルからの回収を試みた。回収された2つの
蛋白質は共にレクチン活性をもち,サブユニットの分子
量とアミノ酸組成に僅かな違いが認められたが、レクチ
ンとしての性質に違いはなかった。それらをHTAIお
よびHTAIIと名づけた。このときのレクチン活性の測
定方法は,トリプシン処理したウサギ赤血球の凝集反応
を調べることで行い,1Uは凝集反応が陽性と判定され
た希釈系列の最高希釈度で表した。この実施例における
レクチンの精製結果を表1に示し,さらに,このときの
レクチンの性質を下記に示した。
【0010】
【表1】 ──────────────────────────────────── 精製ステッフ゜ 総蛋白質 総赤血球凝集活性 比活性 回収率 (mg) (U) (U/mg蛋白質) (%) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 粗抽出液 998 1280000 1283 100 硫安塩析画分 351.3 1146880 3265 89.6 DEAEートヨハ゜ール クロマトク゛ラフィー画分 20.6 691200 33553 54.0 マルトースアカ゛ロースアフィニティー クロマトク゛ラフィー画分 4.65 552240 112310 43.1 調製用電気泳動 HTAI 2.80 147300 52607 11.5 HTAII 1.40 294500 210357 23.0 ────────────────────────────────────
【0011】HTAIおよびHTAIIの高速液体クロマ
トグラフィーで測定した分子量は,共に約34000で
あった(図3)。このときのカラムは,TSKgelG
3000SW,溶媒は0.3M塩化ナトリウムを含む5
0mMリン酸緩衝液(pH7.4)であった。
【0012】SDS電気泳動(Laemmli法)を行
った結果,HTAIは約17000の同一サブユニット
からなる2量体であり,HTAIIは約18000のサブ
ユニットと17000のサブユニットからなる2量体で
あった(図4)。
【0013】HTAIとHTAIIのアミノ酸組成は非常
に類似し,ヒスチジン,システインおよびメチオニンは
検出されなかった(表2)。
【0014】糖に対するトリプシン処理されたウサギ赤
血球の活性阻害試験を行った結果,HTAIとHTAII
は共に同一の阻害活性を示し,特にマンノースオリゴ糖
である,(1−α−3,1−α−6)(1−α−3,1
−α−6)−マンノペンタオースで強い阻害が認められ
た(表3)。
【0015】HTAIおよびHTAIIの赤血球凝集活性
は,pH7.0以下で減少し,pH5.0で完全に活性
は失われた(図5)。
【0016】トヨパールHW−55Sによるゲル濾過を
行った結果,pH5.0の条件下で,HTAIおよびH
TAIIは分子量約17000付近に溶出し,pH7.0
およびpH8.0では34000付近に溶出した(図
6)。このときのカラムサイズは,2.5×40cm,
溶媒はPBS(pH5.0,pH7.0または0.15
M塩化ナトリウムを含むトリス緩衝液(pH8.0)で
あった。このことは,HTAIおよびIIと名づけたレク
チンが共に,酸性条件下ではサブユニットの状態で存在
していることを示している。
【0017】PBS(pH5.0)の酸性条件下で,マ
ルトースをリガンドとするアフィニティークロマトグラ
フィーを行った結果,HTAIおよびHTAIIはゲルに
吸着し,0.1Mマルトースを含むPBS(pH5.
0)で溶出された(図7)。このときのカラムサイズ
は,1.5×1.8cm,溶媒はPBS(pH5.0)
であった。このことは,サブユニットにわかれているH
TAIおよびHTAIIと名づけたレクチンが共に,糖結
合活性を保持していることを示している。
【0018】
【表2】 ──────────────────── アミノ酸 モル% ─────────── HTAI HTAII ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Asx 16 16 Glx 12 18 Ser 8 14 Gly 29 33 Arg 3 3 Thr 10 9 Ala 11 12 Tyr 7 7 Val 12 8 Ile 16 14 His ND ND Leu 9 10 Phe 7 6 Lys 2 4 Cys ND ND Pro 7 3 Met ND ND ──────────────────── ND,検出されない。
【0019】
【表3】 ──────────────────────────── 糖類 最少赤血球凝集活性阻害濃度 (mM) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Nーアセチルク゛ルコサミン 10 ク゛ルコース 10 メチルーβーク゛ルコシト゛ 15 メチルーαーク゛ルコシト゛ 7 イソマルトース 7 トレハロース 5 マルトース 7 マルトトリオース 7 マルトトリイトール 10 マルトテトラオース 7 マルトテトライトール 10 マルトヘ゜ンタオース 7 マンノース 5 メチルーαーマンノシト゛ 1 1ーαー3ーマンノヒ゛オース 1.2 1ーαー6ーマンノヒ゛オース 1.2 1ーαー3,1ーαー6ーマンノトリオース 0.6 (1ーαー3,1ーαー6)(1ーαー3, 1ーαー6)ーマンノヘ゜ンタオース 0.15 ────────────────────────────
【0020】
【発明の効果】本発明はキク科植物であるキクイモから
得られた新規レクチンであり,大量かつ安定に供給でき
る細胞培養技術を利用した原材料を使用しているため,
工業生産が容易である。また,このレクチンは分離精製
の容易さ,活性の安定性,活性発現に金属イオンを要求
しないこと,酸性条件下で凝集活性は起こさないが,糖
結合活性は保持する性質をもつことなど,既知のレクチ
ンに比べて,いくつかの優位な特徴をもっている。従っ
て,マンノースやグルコースを構成成分とするオリゴ糖
や複合糖類の分離・除去・製造,マンノース糖鎖をもつ
複合糖類,微生物,細胞などの分離・除去・検出・解析
・増殖制御など,利用分野は種々のものが考えられ,産
業上有用なレクチンとして大いに期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】マルトースとリガンドとするアガロースアフィ
ニティークロマトグラフィーの溶出パターンを示す。
【図2】図1に示されるクロマトグラフィーを実施して
得た活性画分を,ネイティブ電気泳動した際の泳動パタ
ーン(図中の3),その結果得られる2つのバンドを分
離回収したときに得られる2種類のレクチンであるHT
AI(図中の1)およびHTAII(図中の2)の泳動パ
ターンを示す。
【図3】レクチンの分子量(図中の○印)をマーカー蛋
白質(1:シトクローム,2:馬ミオグロビン,3:卵
アルブミン,4:牛血清アルブミン)とともに示す。
【図4】精製されたHTAIとHTAIIをSDS電気泳
動にした際の泳動パターン(1:HTAII,2:HTA
I,3および4:マーカー蛋白質)を示す。
【図5】レクチン(HTAI及びHTAII)の赤血球凝
集活性に及ぼすpHの影響を示す。
【図6】pH5.0,pH7.0およびpH8.0で,
レクチン(HTAIおよびHTAII)をゲル濾過したと
きのレクチンの溶出パターンを,マーカー蛋白質の溶出
パターンとともに示す。
【図7】pH5.0の条件下で,精製レクチンを,マル
トースをリガンドとするアフィニティークロマトグラフ
ィーに供したときの溶出パターンを示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キクイモ(Helianthus tuberosus)由来の
    レクチンであって,マンノース,グルコースおよびマン
    ノースやグルコースを構成糖とするオリゴ糖,特にαー
    マンノシド結合した糖鎖と強い親和性をもち,分子量が
    pH7.4の条件で約34000であり,トリプシン処
    理したウサギ赤血球に対する凝集活性にはCa2+などの
    金属イオンを要求せず,pH7.0以下ではトリプシン
    処理したウサギ赤血球に対する凝集活性が低下し,pH
    5.0で活性が完全に失われるが,糖結合活性は保持す
    るという性質を有するレクチン。
  2. 【請求項2】 マルトースをリガンドとするアフィニテ
    ィークロマトグラフィーを用いてキクイモ(Helianthus
    tuberosus)から請求項1のレクチンを吸着,分離,お
    よび分画することを特徴とする請求項1のレクチンの分
    離精製法。
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CN117820437B (zh) * 2023-03-24 2024-07-05 东阿辰康药业有限公司 菊芋肽、其制备方法及其在护肾辅助糖尿病治疗抗氧化产品中的应用

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