JP2863263B2 - 分岐シクロデキストリンの側鎖部分にβ―結合でガラクトシル基を転移結合させた新規ヘテロ分岐シクロデキストリン及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、糖転移作用を利用した分岐シクロデキスト
リンの側鎖にβ−結合で１個または２個のガラクトシル
基を結合させた新規ヘテロ分岐シクロデキストリン及び
その製造方法に関するものである。

〔従来の技術、発明が解決しようとする課題〕

シクロデキストリン（以下、CDと略記する。）は、グ
ルコースがα−1,4結合で連なった環状デキストリン
で、グルコース6,7,8個より成るそれぞれα−，β−及
びγ−CDが良く知られている。最近、CDの溶解度を改善
するため、これらCDにα−1,6結合でグルコシル基やマ
ルトシル基を結合させた分岐CDが合成されている。

これらCD及び分岐CDには分子内部に空洞があり、しか
もこの空洞内部が疎水性になっているため、各種油性物
質を取り込む性質を有している。CD及び分岐CDはこのよ
うな性質を持っているため、食品工業，化粧品工業，異
薬品工業などの分野で広く使用されている。

最近、医薬品工業の分野では薬剤の副作用を少なくす
るため、糖質の細胞認識性に着目して、これをドラッグ
・デリバリー・システムの薬剤運搬体の標識細胞へのセ
ンサーとして利用する研究が活発に行われている。ま
た、ガラクトースは生体内の各部位に強い親和性を示す
ことが良く知られている。

そこで、本発明者らは分岐CDの包接作用とガラクトー
スのこの特質を利用して、ドラッグ・デリバリー・シス
テムに利用することを目的として分岐CDのガラクトシル
基を転移結合させたヘテロ分岐CDの合成を試みた。その
結果、市販の各種β−ガラクトシル基転移酵素がβ−ガ
ラクトシル糖化合物からグルコシル−α−，β−及びγ
−CD（以下、それぞれG1−α−CD、G1−β−CD及びG1−
γ−CDと略記する。）及びマルトシル−α，β−及びγ
−CD（以下、それぞれG2−α−CD、2G−β−CD及びG2−
γ−CDと略記する。）の側鎖に、β−結合でガラクトシ
ル基を転移結合させたヘテロ分岐CDを合成することを見
出した。さらに、このうちバチルス・サーキュランス由
来のβ−ガラクトシル基転移酵素は、G1−β−CDの側鎖
のグルコシル基及びG2−α−CDの側鎖のマルトシル基の
非還元性末端のグルコシル基に、β−1,4結合で１個ま
たは２個のガラクトシル基を転移結合させたヘテロ分岐
CDを優先的に合成することを見出し、この知見に基づい
て本発明を完成したのである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、G1−β−CDの側鎖のグルコシル基
の４位の水酸基にβ−結合で１個または２個のガラクト
シル基を転移結合させた構造のヘテロ分岐CD及びG2−α
−CDの側鎖のマルトシル基の非還元性末端のグルコシル
基の４位の水酸基にβ−結合で１個または２個のガラク
トシル基を転移結合させた構造のヘテロ分岐CD、さらに
G1−α−,G1−β−,G1−γ−,G2−α−,G2−β−及びG2
−γ−CDの側鎖部分にβ−結合で１個または２個のガラ
クトシル基を結合させた構造のヘテロ分岐CD並びにグル
コシル−α，β−及びγ−シクロデキストリン、マルト
シル−α，β−及びγ−シクロデキストリンとβ−ガラ
クトシル糖化合物とを含有する水溶液または懸濁液に、
β−ガラクトシル基転移酵素を作用させることを特徴と
する分岐シクロデキストリンの側鎖にβ−結合でガラク
トシル基を結合させたヘテロ分岐シクロデキストリンの
製造方法を提供するものである。

具体的には、本発明に係る物質は第１図の構造式Ｉ〜
VIIIで表せられるものである。

本発明に係る物質は、G1−α−,G1−β−,G1−γ−,G
2−α−,G2−β−またはG2−γ−CDとβ−ガラクトシル
糖化合物とを含む水溶液または懸濁液に、β−ガラクト
シル基転移酵素を作用させることによって得られる。

本発明に用いるβ−ガラクトシル糖化合物（以下、糖
供与体と記す。）としては、通常乳糖が用いられるが、
β−ガラクタン及びその分解物であるオリゴ糖またはβ
−ガラクトシル基を含む配糖体，ヘテロオリゴ糖等も用
いることができる。

本発明に用いるβ−ガラクトシル基転移酵素として
は、β−ガラクトシル糖化合物とG1−α−,G1−β−,G1
−γ−,G2−α−,G2−β−またはG2−γ−CDを含む水溶
液に作用させるとき、糖供与体を分解し、その１個また
は２個のβ−ガラクトシル基をG1−α−,G1−β−及びG
1−γ−CDの側鎖のグルコシル基またはG2−α−,G2−β
−及びG2−γ−CDの側鎖のマルトシル基にβ−結合で転
移させ、ヘテロ分岐CDを合成するものであれば、いずれ
も使用可能である。この反応系での分岐CDと糖供与体を
含む水溶液または懸濁液は、分岐CDの濃度が約１〜100
％（w/w），糖供与体の濃度が約１〜50％（w/w）とし、
かつ分岐CDに対する糖供与体の比率は使用する糖供与体
の種類によって異なるが、0.1〜50倍の範囲、好ましく
は0.3〜２倍の範囲とする。

本発明に使用するβ−ガラクトシル基転移酵素は自然
界に広く分布している。例えば高等植物，動物に由来す
るもののほか、微生物起源のものとしてはバチルス・サ
ーキュランス，アスペルギルス・オリゼー，ペニシリウ
ム・マルティカラー，サッカロマイセス・フラギリスな
ど細菌，カビ，酵母などの生産する酵素がよく知られて
いる。

反応液のpHと温度は通常pH4〜9,温度は30〜60℃が適
当である。使用酵素量は反応時間と密接な関係があり、
通常５〜100時間、好ましくは５〜20時間で反応が終了
する酵素量にすればよいが、これらに限定されるもので
はない。

以上のような方法で反応させて得られた液を高速液体
クロマトグラフィーにかけて、G1−α−,G1−β−,G1−
γ−,G2−α−,G2−β−及びG2−γ−CDへの転移生成物
を分取したのち、酵素分解法により構造を調べた。ま
た、G1−β−CD及びG2−α−CDへの転移生成物につい
て、それぞれを分画、分取した後、酵素分解法及び核磁
気共鳴により構造解析を行った結果、第１図の構造式
（Ｉ〜VIII）に示すようなヘテロ分岐CDであることを確
認した。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ （１） 転移反応 乳糖1g,G1−β−CD2gを100mM酢酸緩衝液（pH6.0）5ml
に溶解させた後、バチルス・サーキュランスのβ−ガラ
クトシル基転移酵素（商品名：ビオラクタ，大和化成
（株）製）を10mg加え、40℃にて１時間反応させた（第
２図）。反応後、酵素を加熱失活させた溶液を高速液体
クロマトグラフィにかけて転移生成物（Ａ）及び（Ｂ）
を分画、分取し、それぞれ500mg及び100mgを得た。

（２） 構造解析 上記分画、単離された転移生成物（Ａ）はビオラクタ
により完全に等モルのガラクトースとG1−β−CDに分解
された（第３図）。転移生成物（Ｂ）は２モルのガラク
トースと１モルのG1−β−CDに分解された。また、¹³C
−NMR解析により、第４図及び第５図に示すように、G1
−β−CDの側鎖のグルコシル基の４位の水酸基にβ−結
合で、ガラクトシル基が結合した化合物、さらにガラク
トシル基の４位の水酸基にβ−結合で、ガラクトシル基
が結合した化合物（第１図の構造IV）であることが確認
された。

実施例２ （１） 転移反応 乳糖2g,G2−α−CD3gを100mM酢酸緩衝液（pH6.0）6ml
に溶解させた後、ビオラクタを10mg加え、40℃にて反応
させた（第６図）。２時間後、100℃で20分間加熱し、
酵素を失活させた反応液を高速液体クロマトグラフィに
かけて、転移生成物（Ｃ）及び（Ｄ）を分画、分取し、
それぞれ630mg及び185mgを得た。

（２） 構造解析 上記転移生成物（Ｃ）及び（Ｄ）はビオラクタにより
完全に分解され、それぞれガラクトースとG2−α−CDを
1:1及び2:1のモル比で生成した。また、¹³C−NMR解析に
より、第７図及び第８図に示すように、G2−α−CDの側
鎖のマルトシル基の非還元性末端のグルコシル基の４位
の水酸基にβ−結合で、ガラクトシル基が結合した化合
物であることが確認された（第１図の構造II）。

実施例３ （１） 転移反応 ガラクトビオース（β−1,4結合）500mg,G1−α−CD5
00mgを100mM酢酸緩衝液（pH4.5）5mlに溶解させた後、
ペニシリウム・マルティカラーのβ−ガラクトシル基転
移酵素（商品名：ラクターゼ−Ｐ、ケイ・アイ化成
（株）製）を5mg加え、40℃にて30分間反応させた。反
応後、酵素を加熱失活させた溶液を高速液体クロマトグ
ラフィにかけて、転移生成物を50mgを単離した。

（２） 構造解析 上記転移生成物は、ラクターゼ−Ｐにより完全にガラ
クトースとG1−α−CDに加水分解された。また、本酵素
剤では、α−，β−およびγ−CDのような非分岐CDには
転移しないことより、上記転移生成物はG1−α−CDの側
鎖のグルコシル基のC2,C3,C4,C6位のいずれかの水酸基
にβ−結合でガラクトシル基が転移した化合物であるこ
とが確認された（第１図の構造Ｉ）。

実施例４ （１） 転移反応 パラニトロフェニル−β−ガラクトシド200mg,G2−β
−CD600mgを100mM酢酸緩衝液（pH4.5）10mlに溶解させ
た後、アスペルギルス・オリゼーのβ−ガラクトシル基
転移酵素（商品名：ラクターゼ−Ｆ、天野製薬（株）
製）を1mg加え、40℃にて３時間反応させた。反応後、
酵素を加熱失活させた溶液を高速液体クロマトグラフィ
にかけて、転移生成物20mgを単離した。

（２） 構造解析 上記転移生成物は、ラクターゼ−Ｆにより完全にガラ
クトースとG2−β−CDに加水分解された。また、本酵素
剤では、α−，β−及びγ−CDのような非分岐CDには転
移しないことより、上記転移生成物はG2−β−CDの側鎖
のマルトシル基のいずれかのグルコシル基のC2,C3,C4,C
6位の水酸基のずれかにβ−結合でガラクトシル基が転
移した化合物であることが確認された（第１図の構造V
I）。

実施例５ （１） 転移反応 パラニトロフェニル−β−ガラクトシド100mg,G1−γ
−CD200mgを100mM酢酸緩衝液（pH4.5）10mlに溶解させ
た後、アスペルギルス・オリゼーのβ−ガラクトシル基
転移酵素（商品名：ラクターゼ−Ｙ−AO、（株）ヤクル
本社製）を1mg加え、40℃にて１時間反応させた。反応
後、酵素を加熱失活させた溶液を高速液体クロマトグラ
フィにかけて、転移生成物20mgを単離した。

（２） 構造解析 上記転移生成物は、ラクターゼ−Ｙ−AOにより完全に
ガラクトースとG1−γ−CDに加水分解された。また、本
酵素剤では、α−，β−及びγ−CDのような非分岐CDに
は転移しないことにより、上記転移生成物はG1−γ−CD
の側鎖のグルコシル基のC2,C3,C4,C6位の水酸基のいず
れかにβ−結合でガラクトシル基が転移した化合物であ
ることが確認された（第１図の構造VII）。

実施例６ （１） 転移反応 乳糖500mg,G2−γCD250mgを100mMリン酸緩衝液（pH7.
3）2mlに溶解させた後、サッカロマイセス・フラギリス
のβ−ガラクトシル基転移酵素（シグマ社製）を10 IU
加え、40℃にて５時間反応させた。反応後、酵素を加熱
失活させた溶液を高速液体クロマトグラフィにかけて、
転移生成物30mgを単離した。

（２） 構造解析 上記転移生成物は、上記酵素により完全にガラクトー
スとG2−γ−CDに加水分解された。また、本酵素剤で
は、α−，β−及びγ−CDのような非分岐CDには転移し
ないことより、上記転移生成物はG2−γ−CDの側鎖のマ
ルトシル基のいずれかのグルコシル基のC2,C3,C4,C6位
の水酸基のいずれかにβ−結合でガラクトシル基が転移
した化合物であることが確認された（第１図の構造VII
I）。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分岐CDに１個または２個のガラクト
シル基を転移結合させた新規ヘテロ分岐CDと該化合物の
効率的な製造方法が提供される。

本発明の新規ヘテロ分岐CDは医薬品分野のほか食品分
野，化粧品分野等における幅広い利用が期待される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る物質の構造式を示し、第２図は実
施例１の転移反応生成物の高速液体クロマトグラフ、第
３図は該転移反応生成物のビオラクタによる分解物の高
速液体クロマトグラフ、第４図及び第５図は¹³C−NMRス
ペクトル、第６図は実施例２の転移反応生成物の高速液
体クロマトグラフ、第７図及び第８図は¹³C−NMRスペク
トルである。

フロントページの続き (72)発明者 北畑 寿美雄 大阪府泉南郡熊取町野田621―440 (72)発明者 小泉 京子 大阪府藤井寺市春日丘３―14―３ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08B 37/16 C12P 19/18 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】グルコシル−β−シクロデキストリンの側
   鎖のグルコシル基の４位の水酸基にβ−結合で１個また
   は２個のガラクトシル基を転移結合させた構造のヘテロ
   分岐シクロデキストリン。
2. 【請求項２】マルトシル−α−シクロデキストリンの側
   鎖のマルトシル基の非還元性末端のグルコシル基の４位
   の水酸基にβ−結合で１個または２個のガラクトシル基
   を転移結合させた構造のヘテロ分岐シクロデキストリ
   ン。
3. 【請求項３】グルコシル−α，β−及びγ−シクロデキ
   ストリン、マルトシル−α，β−及びγ−シクロデキス
   トリンとβ−ガラクトシル糖化合物とを含有する水溶液
   または懸濁液に、β−ガラクトシル基転移酵素を作用さ
   せることを特徴とする分岐シクロデキストリンの側鎖に
   β−結合でガラクトシル基を結合させたヘテロ分岐シク
   ロデキストリンの製造方法。