JP6744738B2 - Glycosynthase - Google Patents

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本発明は糖鎖転移活性を有する酵素であるグライコシンターゼおよび該酵素をコードするDNAに関する。 The present invention relates to glycosynthase, which is an enzyme having transglycosylation activity, and DNA encoding the enzyme.

詳細には、糖タンパク質、特に免疫グロブリンG(IgG)抗体に結合しているN結合型糖鎖をエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼ(ENGase)等のエンドグリコシダーゼで切断し、該タンパク質の糖鎖付加部位であるアスパラギン残基にN−アセチルグルコサミンのみが結合した状態のタンパク質、あるいはそのN−アセチルグルコサミンにコアフコースとよばれるα1,6−結合したフコースが付加した状態のタンパク質をアクセプター基質とし、オキサゾリン糖鎖を含む各種糖鎖をドナー基質とした場合、このアクセプター基質にドナー基質由来の糖鎖を転移する活性を有する酵素(グライコシンターゼ)および該酵素をコードするDNAに関する。
一般に、糖タンパク質の糖鎖は不均一な構造をしているが、これを均一な構造にすることで、該糖タンパク質の機能や安定性の向上、品質の維持などがはかれる可能性がある。また、特定の、あるいは新規の糖鎖構造を有する糖タンパク質を作成することで、該糖タンパク質の機能を向上させたり、新規機能を付加したりすることができる。グライコシンターゼは均一な糖鎖構造をもつ糖タンパク質の製造に有用である。グライコシンターゼは所望する糖鎖構造をもつ糖タンパク質の製造に有用である。すなわち、グライコシンターゼは自在な糖鎖構造をもつ糖タンパク質の製造に有用である。
Specifically, a glycoprotein, particularly an N-linked sugar chain bound to an immunoglobulin G (IgG) antibody, is cleaved with an endoglycosidase such as endo-β-N-acetylglucosaminidase (ENGase) to give a sugar chain of the protein. A protein in which only N-acetylglucosamine is bound to the asparagine residue that is the addition site, or a protein in which α1,6-linked fucose called core fucose is added to the N-acetylglucosamine is used as an acceptor substrate, and oxazoline is used. The present invention relates to an enzyme (glycosynthase) having an activity of transferring a sugar chain derived from a donor substrate to this acceptor substrate when various sugar chains including a sugar chain are used as a donor substrate, and a DNA encoding the enzyme.
Generally, a sugar chain of a glycoprotein has a heterogeneous structure. However, by making the sugar chain have a uniform structure, the function and stability of the glycoprotein may be improved, and the quality may be maintained. Further, by creating a glycoprotein having a specific or novel sugar chain structure, the function of the glycoprotein can be improved or a new function can be added. Glycosynthase is useful for producing glycoproteins having a uniform sugar chain structure. Glycosynthase is useful for producing a glycoprotein having a desired sugar chain structure. That is, glycosynthase is useful for producing a glycoprotein having a free sugar chain structure.

多くのタンパク質には翻訳後修飾として糖鎖付加がなされている。糖鎖付加の様式には2種類あって、タンパク質中のAsn−Xaa(Pro以外のアミノ酸)−Ser/Thrという配列中のAsnに糖鎖が付加される場合はN結合型糖鎖、タンパク質中のSer、Thrの水酸基を介して糖鎖が付加される場合はO結合型糖鎖とよぶ。 Many proteins are glycosylated as a post-translational modification. There are two types of glycosylation modes. When a sugar chain is added to Asn in the sequence Asn-Xaa (amino acids other than Pro)-Ser/Thr in the protein, N-linked sugar chain, in the protein When a sugar chain is added via the hydroxyl groups of Ser and Thr of, it is called an O-linked sugar chain.

糖鎖はタンパク質が適正なfoldingをとる際に必要であったり、当該タンパク質の分泌促進、機能発現、血中での安定化、分子間相互作用などにも関与していたりする。ところで、糖鎖は遺伝子の直接産物ではない。すなわち、タンパク質の特定の糖鎖付加部位にどういった構造の糖鎖が付加されるのかは、遺伝子によって決まっているわけではなく、各糖転移酵素の発現量や糖ヌクレオチド基質の存在量の違いなどの影響をうけて、その都度変化する。従って、同じタンパク質の同じ糖鎖付加部位に、いつも同じ構造の糖鎖が付加されるわけではなく、むしろ多種多様な構造の糖鎖が付加されるほうが一般的である。つまり、ある糖タンパク質の集団をみると、タンパク質のアミノ酸配列の観点からは均一な集団でも、糖鎖構造の観点からは、通常、不均一な集団である場合が多い。 The sugar chain is necessary for the protein to take proper folding, and is involved in promoting secretion of the protein, expression of function, stabilization in blood, intermolecular interaction and the like. By the way, sugar chains are not the direct products of genes. In other words, what kind of structure the sugar chain is added to a specific sugar chain addition site of the protein is not determined by the gene, and the difference in the expression level of each glycosyltransferase and the abundance of the sugar nucleotide substrate. It is affected by such things and changes each time. Therefore, sugar chains having the same structure are not always added to the same sugar chain addition site of the same protein, but rather, sugar chains having various structures are generally added. That is, when looking at a group of certain glycoproteins, a group that is uniform from the viewpoint of the amino acid sequence of the protein is usually a heterogeneous group from the viewpoint of the sugar chain structure.

抗体医薬などの糖タンパク質製剤の場合、このような糖鎖の不均一性によって、品質のばらつきが生じる可能性がある。特に、糖鎖が糖タンパク質製剤としての機能や安定性に直接関わる場合、そういった機能性糖鎖の含量が異なれば、力価や安定性にも影響することが考えられる。このような糖鎖の不均一性は、医薬品として十分な品質管理をする上で問題である。 In the case of glycoprotein preparations such as antibody drugs, such heterogeneity of sugar chains may cause variations in quality. In particular, when the sugar chain is directly related to the function and stability of the glycoprotein preparation, if the content of such functional sugar chain is different, it is considered that the potency and stability are also affected. Such non-uniformity of sugar chains is a problem in performing sufficient quality control as a drug.

ところで、糖タンパク質の機能発現や血中内での安定化に関わる機能性糖鎖は、ある特定の糖鎖構造をもつ。例えば、IgG1抗体のFc領域に結合しているN結合型糖鎖の場合、コアフコースがない糖鎖をもつ抗体では、コアフコースがある糖鎖をもつ抗体にくらべて、高い抗体依存性細胞傷害活性を示すことが知られている(非特許文献1参照)。すなわち、IgG1抗体の場合、このようなコアフコース欠失糖鎖含有抗体の割合が多ければ、その分、高い抗体依存性細胞傷害が期待できると考えられる。 By the way, functional sugar chains involved in functional expression of glycoproteins and stabilization in blood have a specific sugar chain structure. For example, in the case of an N-linked sugar chain bound to the Fc region of an IgG1 antibody, an antibody having a sugar chain having no core fucose has a higher antibody-dependent cytotoxic activity than an antibody having a sugar chain having a core fucose. It is known to show (see Non-Patent Document 1). That is, in the case of IgG1 antibody, if the ratio of such core-fucose-deficient sugar chain-containing antibody is high, it is considered that high antibody-dependent cellular cytotoxicity can be expected accordingly.

しかし実際には、例えば抗体医薬品であるトラスツズマブに結合している糖鎖の構造組成を調べると、このようなコアフコース欠失糖鎖の割合は数パーセントである(非特許文献2参照)。より力価の高い抗体医薬品を得ようとするならば、コアフコース欠失糖鎖のような、ある特定の構造をもつ機能性糖鎖のみが付加された抗体を製造することが望ましい。
このように、天然型では微量な、あるいは、存在しないかもしれない糖鎖構造をもつ抗体などの糖タンパク質製剤が極めて有効である可能性があるが、その作成が困難であるため、開発は容易でない。
However, actually, for example, when the structural composition of sugar chains bound to trastuzumab, which is an antibody drug, is examined, the ratio of such core fucose-deficient sugar chains is several percent (see Non-Patent Document 2). In order to obtain a more potent antibody drug, it is desirable to produce an antibody to which only a functional sugar chain having a specific structure such as a core fucose-deleted sugar chain is added.
As described above, glycoprotein preparations such as antibodies having a sugar chain structure that may be present in a small amount or may not exist in the natural form may be extremely effective, but it is difficult to make them, and therefore development is easy. Not.

抗体の品質管理や機能向上の観点から、抗体に均一構造の糖鎖を結合させる糖鎖リモデリングが試みられている(非特許文献3、特許文献1参照)。この方法によれば、抗体のFc領域に結合しているN結合型糖鎖を、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼの一種であり、抗体の糖鎖を特異的に切断する活性を有するEndoSという酵素(非特許文献4参照)を用いて除去する。この際、抗体の糖鎖付加部位であるアスパラギンにはN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)が一残基、あるいはこれにコアフコースが結合した糖鎖が残る。この抗体をアクセプター基質とし、糖鎖の還元末端をオキサゾリン体にしたオキサゾリン糖鎖をドナー基質として、EndoSの糖鎖切断活性を抑制し、かつ糖鎖転移活性を強化させ、グライコシンターゼ化した変異体(EndoS D233A変異体、またはD233Q変異体)を作用させて、抗体へ均一構造の糖鎖を付加させることに成功している(図1)。 From the viewpoint of antibody quality control and functional improvement, sugar chain remodeling in which a sugar chain having a uniform structure is bound to the antibody has been attempted (see Non-Patent Document 3 and Patent Document 1). According to this method, the N-linked sugar chain bound to the Fc region of the antibody is a type of endo-β-N-acetylglucosaminidase and is called EndoS which has the activity of specifically cleaving the sugar chain of the antibody. It is removed using an enzyme (see Non-Patent Document 4). At this time, one residue of N-acetylglucosamine (GlcNAc) or a sugar chain having core fucose bound thereto remains in asparagine which is a sugar chain addition site of the antibody. Using this antibody as an acceptor substrate and an oxazoline sugar chain in which the reducing end of the sugar chain is an oxazoline body as a donor substrate, the glycosylation-modified mutant that suppresses the sugar chain-cleaving activity of EndoS and enhances the sugar chain transfer activity (EndoS D233A mutant or D233Q mutant) was allowed to act to add a sugar chain having a uniform structure to the antibody (FIG. 1).

一般に、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼなどのグリコシダーゼは、糖鎖切断活性を示すとともに、基質濃度が高いときなどに糖鎖転移活性(トランスグリコシレーション活性)を示すことが知られている。これを利用して、酵素の活性中心付近に変異を導入することにより、糖鎖切断活性を抑制し、かつ糖鎖転移活性を強化させて、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼをグライコシンターゼにする試みがなされてきている。例えば、Mucor hiemalis由来のエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼであるEndo−Mは、N175Qの変異によりグライコシンターゼに変換される(非特許文献5参照)。 In general, glycosidases such as endo-β-N-acetylglucosaminidase are known to show a sugar chain-cleaving activity and a transglycosylation activity (transglycosylation activity) when the substrate concentration is high. Utilizing this, by introducing a mutation in the vicinity of the active center of the enzyme, the glycosylation activity is suppressed and the glycosyltransferase activity is enhanced, and endo-β-N-acetylglucosaminidase is converted to glycosynthase. Attempts have been made. For example, Endo-M, which is an endo-β-N-acetylglucosaminidase derived from Mucor hemalis, is converted to glycosynthase by mutation of N175Q (see Non-Patent Document 5).

このようなグライコシンターゼの基質特異性は、もとのエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼの基質特異性と密接な関係にあると考えられている。すなわち、該エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼの基質になる糖タンパク質糖鎖であれば、対応するグライコシンターゼにおいても基質になる(糖鎖転移できる)可能性が高いが、該エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼによって切断できない糖タンパク質糖鎖であれば、対応するグライコシンターゼにおいても基質にできないと思われる。 The substrate specificity of such glycosynthase is considered to be closely related to the substrate specificity of the original endo-β-N-acetylglucosaminidase. That is, if a glycoprotein sugar chain that is a substrate of the endo-β-N-acetylglucosaminidase is highly likely to be a substrate (can be transglycosylated) in the corresponding glycosynthase, the endo-β-N -If the glycoprotein sugar chain cannot be cleaved by acetylglucosaminidase, it may not be a substrate even in the corresponding glycosynthase.

抗体分子の立体構造の関係で、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼの中には、抗体のFc領域に結合しているN結合型糖鎖(抗体糖鎖)を基質として切断できないものがある。また、抗体糖鎖には、高マンノース型糖鎖、二本鎖複合型糖鎖、ハイブリッド型糖鎖があり、さらにシアル酸の有無、コアフコースの有無、分岐N−アセチルグルコサミンの有無、結合様式の違い、など様々な種類の糖鎖が存在し得る。この糖鎖構造の違いも、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼが基質として切断できるかに影響してくる。例えば、Endo−Mはコアフコースが結合した抗体糖鎖は切断できないし、EndoSは高マンノース型の抗体糖鎖は切断できない。 Due to the three-dimensional structure of the antibody molecule, some endo-β-N-acetylglucosaminidases cannot be cleaved using the N-linked sugar chain (antibody sugar chain) bound to the Fc region of the antibody as a substrate. In addition, antibody sugar chains include high-mannose type sugar chains, double-chain complex type sugar chains, and hybrid type sugar chains. Furthermore, the presence or absence of sialic acid, the presence or absence of core fucose, the presence or absence of branched N-acetylglucosamine, and the binding mode There can be different types of sugar chains, such as differences. This difference in sugar chain structure also affects whether endo-β-N-acetylglucosaminidase can be cleaved as a substrate. For example, Endo-M cannot cleave antibody sugar chains bound to core fucose, and EndoS cannot cleave high mannose type antibody sugar chains.

現在、抗体糖鎖のリモデリングに使用できるグライコシンターゼは限られており、利用できるものでも基質特異性において制限がある。また、反応時に酵素を大量に必要とする場合があるが、酵素調製操作が煩雑なこともあるため、より少量で反応する比活性の高い酵素が望まれる。そのため、基質特異性が広く、比活性の高いグライコシンターゼの開発が必要である。さらに、酵素や基質の安定性を確保したり、酵素反応を制御する上で、様々なpH条件で酵素反応を行うことが考えられるが、広いpH領域でも高い活性を発揮するグライコシンターゼが望まれている。 Currently, the glycosynases that can be used for the remodeling of antibody sugar chains are limited, and even those that can be used are limited in substrate specificity. In addition, a large amount of enzyme may be required during the reaction, but the enzyme preparation operation may be complicated, so an enzyme having a high specific activity that reacts in a smaller amount is desired. Therefore, it is necessary to develop a glycosynthase having a wide substrate specificity and a high specific activity. Furthermore, in order to secure the stability of the enzyme and the substrate and control the enzyme reaction, it is possible to carry out the enzyme reaction under various pH conditions, but a glycosynthase that exhibits high activity even in a wide pH range is desired. ing.

国際公開第2013/120066号International Publication No. 2013/120066 国際公開第2013/037824号International Publication No. 2013/037824

Toyohide Shinkawa et al., J. Biol. Chem. 278, 3466−3473 (2003)Toyohide Shinkawa et al. , J. Biol. Chem. 278, 3466-3473 (2003). Carala W. N. Damen et al., J. Am. Soc. Mass Spectrom. 20, 2021−2033 (2009)Carala W. N. Damen et al. , J. Am. Soc. Mass Spectrom. 20, 2021-2033 (2009) Wei Huang et al., J.Am. Chem. Soc. 134, 12308−12318 (2012)Wei Huang et al. , J. Am. Chem. Soc. 134, 12308-12318 (2012) Mattias Collin et al., EMBO J. 20, 3046−3055 (2001)Mattias Collin et al. , EMBO J.; 20, 3046-3055 (2001) Midori Umekawa et al.,J. Biol. Chem. 285, 511−521 (2010)Midori Umekawa et al. , J. Biol. Chem. 285, 511-521 (2010) Jonathan Sjogren et al., Biochem. J. 455, 107−118 (2013)Jonathan Sjogren et al. , Biochem. J. 455, 107-118 (2013) Jonathan Sjogren et al., Glycobiology 25, 1053−1063 (2015)Jonathan Sjogren et al. , Glycobiology 25, 1053-1063 (2015). Beatriz Trastoy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 6714−6719 (2014)Beatriz Trastoy et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 6714-6719 (2014).

本発明の課題は、抗体糖鎖のリモデリングに使用できるグライコシンターゼで、従来の酵素より基質特異性が広く、比活性の高い酵素であり、かつより広いpH領域でも活性を示すグライコシンターゼを提供することである。 An object of the present invention is to provide a glycosynase that can be used for remodeling of an antibody sugar chain, has broader substrate specificity than a conventional enzyme, has a high specific activity, and exhibits activity even in a wider pH range. It is to be.

本発明者らは、Streptococcus pyogenes由来のエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼであるEndoS2(特許文献2、非特許文献6参照)について、その活性部位にあるDxxDxDxEモチーフ(xは任意のアミノ酸、EndoS2ではD179〜E186に相当)への変異導入の影響を調べた。その結果、D182またはD184への変異導入により、糖鎖転移活性が強化されることを見出した。糖鎖切断活性を抑制するため、さらなる変異導入を検討したところ、D182QおよびD182A/D184Aの変異体では糖鎖切断活性が十分抑制されていることを確認した。これらの変異体の糖鎖転移活性を調べてみたところ、驚くべきことに、D182Q変異体においては、従来のグライコシンターゼであるEndoSのD233Q変異体よりも、比活性が高く、かつ広いpH領域で高い活性を示すグライコシンターゼであることを見出した。EndoS2はEndoSと異なり、高マンノース型の糖鎖を含むほぼ大部分の二本鎖抗体糖鎖を切断できるほか、α1−酸性糖タンパク質の二本鎖糖鎖も切断できることから(非特許文献6、非特許文献7参照)、その糖鎖転移反応においても広い基質特異性を発揮することが予測され、ここに本発明を完成するに至った。 The present inventors have found that for EndoS2 (see Patent Document 2 and Non-Patent Document 6), which is an endo-β-N-acetylglucosaminidase derived from Streptococcus pyogenes, a DxxDxDxE motif (x is an arbitrary amino acid, in EndoS2) in its active site. The effect of introducing a mutation into D179 to E186) was investigated. As a result, they found that the transglycosylation activity was enhanced by introducing a mutation into D182 or D184. In order to suppress the sugar chain-cleaving activity, further mutagenesis was examined, and it was confirmed that the sugar chain-cleaving activity was sufficiently suppressed in the D182Q and D182A/D184A mutants. When we investigated the transglycosylation activity of these mutants, surprisingly, the D182Q mutant had a higher specific activity and a wider pH range than the D233Q mutant of the conventional glycosynthase EndoS. It was found that it is a glycosynthase that exhibits high activity. Unlike EndoS, EndoS2 can cleave almost all double-chain antibody sugar chains including high-mannose type sugar chains, and also can cleave double-chain sugar chains of α1-acid glycoprotein (Non-Patent Document 6, Non-Patent Document 7), it was predicted that a wide range of substrate specificity would be exhibited in the transglycosylation reaction, and the present invention was completed here.

すなわち、本発明によれば、以下の基質特異性を有することを特徴とするグライコシンターゼが提供される。
以下の基質特異性を有することを特徴とするグライコシンターゼ。
基質特異性:糖鎖成分としてN−アセチルグルコサミンのみが「抗体のFc領域に存在する糖鎖付加部位」に結合した抗体、または「そのN−アセチルグルコサミンにα1,6−結合したフコースが付加した状態の抗体」をアクセプター基質とし、各種糖鎖をドナー基質とした反応系において、pH4以上10以下の条件下で、ドナー基質由来の糖鎖をアクセプター基質に効率よく糖鎖転移する。
That is, according to the present invention, a glycosynthase having the following substrate specificity is provided.
A glycosynthase having the following substrate specificity.
Substrate specificity: An antibody in which only N-acetylglucosamine as a sugar chain component is bound to the "glycosylation site existing in the Fc region of the antibody", or "fucose attached to the N-acetylglucosamine by α1,6-bonding" In a reaction system in which "antibody in a state" is used as an acceptor substrate and various sugar chains are used as donor substrates, sugar chains derived from the donor substrate are efficiently transferred to the acceptor substrate under conditions of pH 4 or more and 10 or less.

好ましくは、本発明により、下記のいずれかのアミノ酸配列を有するグライコシンターゼが提供される。
(1) 配列表の配列番号1または3に記載されるアミノ酸配列;または
(2) 配列表の配列番号1または3に記載されるアミノ酸配列において1から数個のアミノ酸の欠失、置換および/または付加を有するアミノ酸配列を有し、抗体糖鎖のリモデリングに使用できるグライコシンターゼ活性を有するアミノ酸配列:
Preferably, the present invention provides a glycosynthase having any of the following amino acid sequences.
(1) Amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 3 of the sequence listing; or (2) Deletion, substitution and/or deletion of 1 to several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 3 of the sequence listing. Alternatively, an amino acid sequence having an addition and an amino acid sequence having a glycosynthase activity that can be used for remodeling of an antibody sugar chain:

本発明の別の側面によれば、上記した本発明のグライコシンターゼのアミノ酸配列をコードするグライコシンターゼ遺伝子が提供される。好ましくは、本発明により、下記のいずれかの塩基配列を有するグライコシンターゼが提供される。
(1) 配列表の配列番号2に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列;
(2) 配列表の配列番号2に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換および/または付加を有する塩基配列を有し、グライコシンターゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列:
(3) 配列表の配列番号4に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列;
(4) 配列表の配列番号4に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換および/または付加を有する塩基配列を有し、グライコシンターゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列:
According to another aspect of the present invention, there is provided a glycosynthase gene encoding the amino acid sequence of the glycosynthase of the present invention described above. Preferably, the present invention provides a glycosynthase having any of the following nucleotide sequences.
(1) a nucleotide sequence specified by nucleotide numbers 1 to 2532 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;
(2) having a base sequence having deletions, substitutions and/or additions of 1 to several bases in the base sequence specified by base numbers 1 to 2532 in the base sequence described in SEQ ID NO: 2 of the sequence listing , A nucleotide sequence encoding a protein having glycosynthase activity:
(3) the nucleotide sequence specified by nucleotide numbers 1 to 2532 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing;
(4) It has a base sequence having 1 to several deletions, substitutions and/or additions in the base sequence specified by base numbers 1 to 2532 in the base sequence set forth in SEQ ID NO: 4 of the Sequence Listing. , A nucleotide sequence encoding a protein having glycosynthase activity:

また、本発明の別の側面によれば、上記した本発明のグライコシンターゼ遺伝子を含む組換えベクター(好ましくは、発現ベクター);上記した組換えベクターにより形質転換された形質転換体;ならびに上記した形質転換体を培養し、該培養物から本発明のグライコシンターゼを採取することを特徴とするグライコシンターゼの製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a recombinant vector (preferably an expression vector) containing the above-mentioned glycosynthase gene of the present invention; a transformant transformed with the above-mentioned recombinant vector; and the above-mentioned There is provided a method for producing glycosynthase, which comprises culturing a transformant and collecting the glycosynthase of the present invention from the culture.

また、本発明の別の側面によれば、上記した本発明のグライコシンターゼを用い、一方または両方のH鎖に糖鎖成分としてフコースがα1,6−結合したN−アセチルグルコサミンのみが、「抗体のFc領域に存在する糖鎖付加部位」に結合した抗体をアクセプター基質とし、高マンノース型糖鎖をドナー基質として、ドナー基質由来の高マンノース型糖鎖をアクセプター基質に糖鎖転移する反応工程を含む、1本または2本のコアフコースが付加した高マンノース型糖鎖をもつことを特徴とする抗体の製造方法;ならびに、1本または2本のコアフコースが付加した高マンノース型糖鎖をもつことを特徴とする抗体が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, the N-acetylglucosamine in which one or both of the H chains has fucose α1,6-linked as a sugar chain component using the glycosynthase of the present invention described above is the only antibody. Of the antibody bound to the glycosylation site existing in the Fc region of “,” is used as the acceptor substrate, the high mannose type sugar chain is used as the donor substrate, and the high mannose type sugar chain derived from the donor substrate is transferred to the acceptor substrate A method for producing an antibody having a high mannose type sugar chain having one or two core fucose added thereto; and having a high mannose type sugar chain having one or two core fucose added thereto A featured antibody is provided.

抗体糖鎖のリモデリング法の概念図である。It is a conceptual diagram of the remodeling method of an antibody sugar chain. Streptococcus pyogenes由来EndoSおよびEndoS2のアミノ酸配列の比較の結果を示す図である。*は同じアミノ酸であることを示す。It is a figure which shows the result of the comparison of the amino acid sequences of EndoS and EndoS2 derived from Streptococcus pyogenes. * Indicates the same amino acid. 各種オキサゾリン糖鎖の構造模式図である。It is a structural schematic diagram of various oxazoline sugar chains. 各種EndoS2変異体による糖鎖転移反応の結果を示す図である。矢印は糖鎖転移反応産物を示す。It is a figure which shows the result of the transglycosylation reaction by various EndoS2 mutants. The arrow indicates the transglycosylation reaction product. 基質濃度を高めた場合のEndoS2変異体による糖鎖転移反応の結果を示す図である。矢印は糖鎖転移反応産物を示す。It is a figure which shows the result of the transglycosylation reaction by an EndoS2 mutant when the substrate concentration is increased. The arrow indicates the transglycosylation reaction product. 各種EndoS2変異体による糖鎖切断反応の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the sugar chain cutting reaction by various EndoS2 mutants. EndoS2 D182Q変異体、D182A/D184A変異体、およびEndoS D233Q変異体による糖鎖転移反応の結果を示す図である。矢印は糖鎖転移反応産物を示す。It is a figure which shows the result of the transglycosylation reaction by EndoS2 D182Q mutant, D182A/D184A mutant, and EndoS D233Q mutant. The arrow indicates the transglycosylation reaction product. 糖鎖転移活性に対するpHの影響の結果を示す図である。矢印は糖鎖転移反応産物を示す。It is a figure which shows the result of the influence of pH with respect to transglycosylation activity. The arrow indicates the transglycosylation reaction product. 抗体アクセプター基質に対し、A2−オキサゾリンあるいは高マンノース型糖鎖のオキサゾリンをドナー基質として、EndoS2 D182Q変異体あるいはEndoS D233Q変異体を作用させたときの糖鎖転移反応の結果を示す図である。矢印は糖鎖転移反応産物を示す。It is a figure which shows the result of a sugar chain transfer reaction when A2-oxazoline or oxazoline of a high mannose type sugar chain is made to act as a donor substrate, and an EndoS2 D182Q mutant or an EndoS D233Q mutant is made to act with respect to an antibody acceptor substrate. The arrow indicates the transglycosylation reaction product. EndoS2 D182X変異体による糖鎖転移反応の結果を示す図である。矢印は糖鎖転移反応産物を示す。It is a figure which shows the result of a transglycosylation reaction by an EndoS2 D182X mutant. The arrow indicates the transglycosylation reaction product. EndoS2 D182X変異体による糖鎖切断反応の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of a sugar chain cutting reaction by an EndoS2 D182X mutant. EndoS、EndoS2、およびEndoS2欠失変異体のドメイン構造を示す図である。数字はアミノ酸番号を示す。It is a figure which shows the domain structure of EndoS, EndoS2, and an EndoS2 deletion mutant. Numbers indicate amino acid numbers. EndoS2欠失変異体による糖鎖切断反応の結果を示す図である。矢印は糖鎖が切断された基質糖タンパク質を示す。It is a figure which shows the result of the sugar chain cutting reaction by an EndoS2 deletion mutant. The arrow indicates the substrate glycoprotein with the sugar chain cleaved. EndoS2 D182Q欠失変異体による糖鎖転移反応の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the transglycosylation reaction by an EndoS2 D182Q deletion mutant.

以下、本発明について説明するが、本発明は、以下の具体的形態に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で任意に変形することができる。 Hereinafter, the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following specific forms and can be arbitrarily modified within the scope of the technical idea.

<1>本発明の酵素およびタンパク質
本発明のグライコシンターゼは、以下の基質特異性を有することを特徴とする。
以下の基質特異性を有することを特徴とするグライコシンターゼ。
基質特異性:糖鎖成分としてN−アセチルグルコサミンのみが「抗体のFc領域に存在する糖鎖付加部位」に結合した抗体、または「そのN−アセチルグルコサミンにα1,6−結合したフコースが付加した状態の抗体」をアクセプター基質とし、各種糖鎖をドナー基質とした反応系において、pH4以上10以下の条件下で、ドナー基質由来の糖鎖をアクセプター基質に効率よく糖鎖転移する。
<1> Enzyme and Protein of the Present Invention The glycosynthase of the present invention is characterized by having the following substrate specificity.
A glycosynthase having the following substrate specificity.
Substrate specificity: An antibody in which only N-acetylglucosamine as a sugar chain component is bound to the "glycosylation site existing in the Fc region of the antibody", or "fucose attached to the N-acetylglucosamine by α1,6-bonding" In a reaction system in which "antibody in a state" is used as an acceptor substrate and various sugar chains are used as donor substrates, sugar chains derived from the donor substrate are efficiently transferred to the acceptor substrate under conditions of pH 4 or more and 10 or less.

ここで、「各種糖鎖」とは、糖鎖の末端にN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)及び脱離化合物がその順に結合した糖鎖のことをいう。各種糖鎖の糖鎖構造や形態は特に限定されない。脱離化合物は特に限定されないが、オキサゾリンであることが好ましい。
上記各種糖鎖の例として、糖鎖の末端に、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)及び脱離化合物がその順に結合した糖鎖(以下、「オキサゾリン糖鎖」と略記する場合がある)が挙げられる。該オキサゾリン糖鎖の糖鎖構造や形態は特に限定されない。
Here, the “various sugar chains” refer to sugar chains in which N-acetylglucosamine (GlcNAc) and a leaving compound are bound in that order to the ends of the sugar chains. The sugar chain structures and forms of various sugar chains are not particularly limited. The elimination compound is not particularly limited, but is preferably oxazoline.
Examples of the above-mentioned various sugar chains include sugar chains in which N-acetylglucosamine (GlcNAc) and a leaving compound are bound to the ends of the sugar chains in this order (hereinafter, may be abbreviated as “oxazoline sugar chain”). .. The sugar chain structure and form of the oxazoline sugar chain are not particularly limited.

上記した基質特異性は、本明細書に記載した実施例で取得されたStreptococcus pyogenes NZ131 (serotype M49)株由来EndoS2の変異体について実証された性質である。本発明のグライコシンターゼの由来は同株由来のものに限定されるものではなく、近縁の株に存在し、EndoS2と高度の相同性を示すエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼを改変して製造した上記基質特異性を有するグライコシンターゼも、すべて本発明の範囲に属するものである。 The substrate specificity described above is a property demonstrated for a mutant of EndoS2 derived from Streptococcus pyogenes NZ131 (serotype M49) strain obtained in the examples described herein. The origin of the glycosynthase of the present invention is not limited to that derived from the same strain, and it is present in a closely related strain and is produced by modifying endo-β-N-acetylglucosaminidase showing a high degree of homology with EndoS2. All of the above glycosyl synthases having the substrate specificity also belong to the scope of the present invention.

このような酵素としては、微生物由来のエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼを遺伝子組換え技術により改変した酵素や、その酵素に各種のタグを付加するなどした酵素、または自然突然変異によってグライコシンターゼ活性を獲得した酵素などを挙げることができるが、これらはいずれも本発明の範囲に包含されるものである。 Examples of such an enzyme include an enzyme obtained by modifying a microorganism-derived endo-β-N-acetylglucosaminidase by a gene recombination technique, an enzyme such as adding various tags to the enzyme, or a glycosynthase activity by natural mutation. The enzyme and the like which have acquired the above can be mentioned, and all of them are included in the scope of the present invention.

本発明のグライコシンターゼの一例としては、下記のいずれかのアミノ酸配列を有するグライコシンターゼが挙げられる。
(1) 配列表の配列番号1または3に記載のアミノ酸配列;または
(2) 配列表の配列番号1または3に記載のアミノ酸配列において、1から数個のアミノ酸の欠失、置換および/または付加を有するアミノ酸配列を有し、抗体糖鎖のリモデリングに使用できるグライコシンターゼ活性を有するアミノ酸配列:
An example of the glycosynthase of the present invention is a glycosynthase having any of the following amino acid sequences.
(1) Amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 or 3 of the sequence listing; or (2) Amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 or 3 of the sequence listing, deletion, substitution and/or deletion of 1 to several amino acids An amino acid sequence having an amino acid sequence having an addition and having a glycosynthase activity that can be used for remodeling of an antibody sugar chain:

さらに、本発明のグライコシンターゼの活性ドメイン、あるいはそのアミノ酸配列の一部を改変または修飾して得られるグライコシンターゼ活性を有するタンパク質はすべて本発明の範囲の包含されることを理解すべきである。このような活性ドメインの好ましい例としては、配列表の配列番号1および3に記載したアミノ酸配列の1〜440により特定されるグライコシンターゼの活性ドメインを挙げることができる。 Further, it should be understood that all proteins having a glycosynthase activity obtained by altering or modifying the active domain of the glycosynthase of the present invention or a part of the amino acid sequence thereof are included in the scope of the present invention. Preferred examples of such an active domain include the active domain of glycosynthase specified by 1 to 440 of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOS: 1 and 3 of the sequence listing.

本明細書で言う「1から数個のアミノ酸の欠失、置換および/または付加を有するアミノ酸配列」における「1から数個」の範囲は特に限定されないが、例えば、1から20個、好ましくは1から10個、より好ましくは1から7個、さらに好ましくは1から5個、特に好ましくは1から3個程度を意味する。 The range of "1 to several" in the "amino acid sequence having a deletion, substitution and/or addition of 1 to several amino acids" as used herein is not particularly limited, but is, for example, 1 to 20, preferably It means 1 to 10, more preferably 1 to 7, further preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 3.

本発明の酵素またはタンパク質の取得方法については特に制限はなく、化学合成により合成したタンパク質でもよいし、遺伝子組換え技術により作製した組換えタンパク質でもよい。 The method for obtaining the enzyme or protein of the present invention is not particularly limited, and may be a protein synthesized by chemical synthesis or a recombinant protein produced by a gene recombination technique.

組換えタンパク質を作製する場合には、まず当該タンパク質をコードするDNAを入手することが必要である。本明細書の配列表の配列番号1から4に記載したアミノ酸配列および塩基配列の情報を利用することにより適当なプライマーを設計し、それらを用いて適当なDNAライブラリーを鋳型にしてPCRを行い、場合によってはさらに取得DNAに対して変異導入を行うことにより、本発明の酵素をコードするDNAを取得できる。あるいは人工遺伝子合成により、本発明の酵素をコードするDNAを全合成してもよい。 When producing a recombinant protein, it is necessary to first obtain the DNA encoding the protein. An appropriate primer was designed by utilizing the information on the amino acid sequence and the nucleotide sequence described in SEQ ID NOS: 1 to 4 of the sequence listing of the present specification, and PCR was carried out using them by using an appropriate DNA library as a template. In some cases, the DNA encoding the enzyme of the present invention can be obtained by introducing mutation into the obtained DNA. Alternatively, the DNA encoding the enzyme of the present invention may be wholly synthesized by artificial gene synthesis.

例えば、配列番号1および配列番号3に記載のアミノ酸配列を有するグライコシンターゼをコードするDNAを単離する方法は以下の実施例に詳細に説明されている。もっとも、本発明のグライコシンターゼをコードするDNAの単離方法はこれらの方法に限定されることはなく、当業者は下記の実施例に記載された方法を参照しつつ、この方法を適宜修飾ないし変更することにより、容易に目的のDNAを単離することができる。このDNAを適当な発現系に導入することにより、本発明の酵素を産生することができる。発現系での発現については本明細書中後記する。 For example, a method for isolating DNA encoding a glycosynthase having the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 3 is described in detail in the Examples below. However, the method for isolating the DNA encoding the glycosynthase of the present invention is not limited to these methods, and those skilled in the art can appropriately modify this method with reference to the methods described in Examples below. By changing it, the target DNA can be easily isolated. The enzyme of the present invention can be produced by introducing this DNA into an appropriate expression system. Expression in the expression system will be described later in this specification.

本発明のグライコシンターゼは、発現後に不溶性タンパク質となる可能性がある。上記のグライコシンターゼ活性を有効に利用するために、本酵素の活性を維持し、かつ発現時に可溶性形態のタンパク質を製造することができる。このようなタンパク質としては、本発明のグライコシンターゼとグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)との融合タンパク質が挙げられる。もっとも、可溶化の方法は上記方法に限定されることはなく、当業者はグライコシンターゼと融合させるタンパク質やタグとなるペプチド配列を適宜選択することができるし、あるいは化学的な手法によって可溶化してもよい。 The glycosynthase of the present invention may become an insoluble protein after expression. In order to effectively utilize the above glycosynthase activity, it is possible to maintain the activity of the enzyme and produce a soluble form of the protein upon expression. Such proteins include fusion proteins of the glycosynthase of the present invention and glutathione-S-transferase (GST). However, the solubilization method is not limited to the above-mentioned method, and those skilled in the art can appropriately select a protein to be fused with glycosynthase or a peptide peptide serving as a tag, or can be solubilized by a chemical method. May be.

<2> 本発明の遺伝子
本発明によれば、本発明のグライコシンターゼのアミノ酸配列をコードするグライコシンターゼ遺伝子が提供される。
本発明のグライコシンターゼのアミノ酸配列をコードするグライコシンターゼ遺伝子の具体例としては、下記のいずれかの塩基配列を有する遺伝子が挙げられる。
(1) 配列表の配列番号2に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列;
(2) 配列表の配列番号2に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換および/または付加を有する塩基配列を有し、グライコシンターゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列:
(3) 配列表の配列番号4に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列;
(4) 配列表の配列番号4に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換および/または付加を有する塩基配列を有し、グライコシンターゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列:
<2> Gene of the present invention According to the present invention, a glycosynthase gene encoding the amino acid sequence of the glycosynthase of the present invention is provided.
Specific examples of the glycosynthase gene encoding the amino acid sequence of glycosynthase of the present invention include genes having any of the following base sequences.
(1) a nucleotide sequence specified by nucleotide numbers 1 to 2532 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;
(2) having a base sequence having deletions, substitutions and/or additions of 1 to several bases in the base sequence specified by base numbers 1 to 2532 in the base sequence described in SEQ ID NO: 2 of the sequence listing , A nucleotide sequence encoding a protein having glycosynthase activity:
(3) the nucleotide sequence specified by nucleotide numbers 1 to 2532 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing;
(4) It has a base sequence having 1 to several deletions, substitutions and/or additions in the base sequence specified by base numbers 1 to 2532 in the base sequence set forth in SEQ ID NO: 4 of the Sequence Listing. , A nucleotide sequence encoding a protein having glycosynthase activity:

本明細書で言う「1から数個の塩基の欠失、置換および/または付加を有する塩基配列」における「1から数個」の範囲は特に限定されないが、例えば、1から60個、好ましくは1から30個、より好ましくは1から20個、さらに好ましくは1から10個、特に好ましくは1から3個程度を意味する。 The range of “1 to several” in the “base sequence having a deletion, substitution and/or addition of 1 to several bases” as used herein is not particularly limited, but is, for example, 1 to 60, preferably It means 1 to 30, more preferably 1 to 20, further preferably 1 to 10, and particularly preferably 1 to 3.

本発明の遺伝子の取得方法は上述した通りである。また、所定の核酸配列に所望の変異を導入する方法は当業者に公知である。例えば、部位特異的変異導入法、縮重オリゴヌクレオチドを用いるPCR、核酸を含む細胞の変異誘発剤または放射線への露出等の公知の技術を適宜使用することによって、変異を有するDNAを構築できる。このような公知の技術は、例えば、Molecular Cloning:A laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY., 1989、ならびにCurrent Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley & Sons (1987−1997)に記載されている。 The method for obtaining the gene of the present invention is as described above. Further, methods for introducing a desired mutation into a predetermined nucleic acid sequence are known to those skilled in the art. For example, a mutation-containing DNA can be constructed by appropriately using a known technique such as a site-directed mutagenesis method, PCR using a degenerate oligonucleotide, exposure of a cell containing a nucleic acid to a mutagen or radiation. Such publicly known techniques are described in, for example, Molecular Cloning: A laboratory Manual, 2nd Ed. , Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY. , 1989, and Current Protocols in Molecular Biology, Supplements 1-38, John Wiley & Sons (1987-1997).

<3>本発明の組換えベクター
本発明の遺伝子は適当なベクター中に挿入して使用することができる。本発明で用いるベクターの種類は特に限定されず、例えば、自立的に複製するベクター(例えばプラスミドやファージベクター)でもよいし、あるいは、宿主細胞に導入された際に宿主細胞のゲノムに組み込まれ、組み込まれた染色体と共に複製されるものであってもよい。
<3> Recombinant Vector of the Present Invention The gene of the present invention can be used by inserting it into an appropriate vector. The type of vector used in the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a vector that replicates autonomously (for example, a plasmid or a phage vector), or, when introduced into a host cell, it is integrated into the genome of the host cell, It may be replicated with the integrated chromosome.

好ましくは、本発明で用いるベクターは発現ベクターである。発現ベクターにおいて本発明のDNAは、タンパク質をコードするDNA、およびプロモーター等の転写に必要な要素が機能的に連結されている。プロモーターは宿主細胞において転写活性を示すDNA配列であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、大腸菌のlac、trp、もしくはtacプロモーターや、哺乳動物細胞で作動可能なSV40プロモーターなどが挙げられる。また、これらの発現ベクターはアンピシリン耐性遺伝子などの適当な選択マーカー遺伝子を含んでいてもよい。発現ベクターの例としては、例えば、pBluescript II SK+ベクター(Stratagene)、pcDNA3.1/Myc−His ver.A(Invitrogen)などが挙げられるが、本発明に用いる発現ベクターはこれらに限定されるものではない。
本発明の遺伝子(DNA)やプロモーター、選択マーカー遺伝子などをそれぞれ連結し、適当なベクターに挿入する方法は当業者に周知である。
Preferably, the vector used in the present invention is an expression vector. In the expression vector, the DNA of the present invention is operably linked with a DNA encoding a protein and elements necessary for transcription such as a promoter. The promoter is a DNA sequence that exhibits transcriptional activity in the host cell and can be appropriately selected depending on the type of host. Examples include E. coli lac, trp, or tac promoters and SV40 promoter that can operate in mammalian cells. In addition, these expression vectors may contain an appropriate selectable marker gene such as ampicillin resistance gene. Examples of the expression vector include, for example, pBluescript II SK+ vector (Stratagene), pcDNA3.1/Myc-His ver. A (Invitrogen) and the like can be mentioned, but the expression vector used in the present invention is not limited thereto.
It is well known to those skilled in the art how to ligate the gene (DNA) of the present invention, a promoter, a selectable marker gene, etc. and insert them into an appropriate vector.

<4> 本発明の形質転換体
本発明の遺伝子(DNA)または組換えベクターを適当な宿主に導入することによって形質転換体を作製することができる。
本発明の遺伝子(DNA)または組換えベクターを導入される宿主細胞は、本発明のDNA構築物を発現できれば任意の細胞でよく、細菌、酵母、真菌および高等真核細胞等が挙げられる。
<4> Transformant of the present invention A transformant can be prepared by introducing the gene (DNA) or recombinant vector of the present invention into an appropriate host.
The host cell into which the gene (DNA) or recombinant vector of the present invention is introduced may be any cell as long as it can express the DNA construct of the present invention, and examples thereof include bacteria, yeast, fungi and higher eukaryotic cells.

細菌細胞の例としてはバチルスなどのグラム陽性菌、または大腸菌などのグラム陰性菌が挙げられる。これらの細菌の形質転換は、プロトプラスト法、または公知の方法でコンピテント細胞を用いることにより行えばよい。
哺乳類細胞の例としては、HEK293細胞やCHO細胞などが挙げられる。哺乳類細胞を形質転換し、該細胞に導入されたDNA配列を発現させる方法も公知であり、例えば、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法等を用いることができる。
そのほか、酵母細胞、糸状菌細胞、昆虫細胞なども宿主細胞として利用でき、それぞれの宿主に応じた公知の形質転換法を用いてDNA構築物を導入し、形質転換体を得ることができる。
Examples of bacterial cells include Gram-positive bacteria such as Bacillus or Gram-negative bacteria such as Escherichia coli. Transformation of these bacteria may be performed by the protoplast method or the known method using competent cells.
Examples of mammalian cells include HEK293 cells and CHO cells. Methods for transforming mammalian cells and expressing the DNA sequences introduced into the cells are also known, and for example, electroporation, calcium phosphate method, lipofection method and the like can be used.
In addition, yeast cells, filamentous fungal cells, insect cells and the like can also be used as host cells, and a transformant can be obtained by introducing a DNA construct using a known transformation method suitable for each host.

<5>本発明の酵素の製造方法
本発明のグライコシンターゼの製造方法は、上記形質転換体を培養し、該培養物からグライコシンターゼを採取することを特徴とする。
上記の形質転換体は、導入されたDNA構築物の発現を可能にする条件下で適切な栄養培地中で培養する。形質転換体の培養物から、本発明の酵素を単離精製するには、通常のタンパク質の単離、精製法を用いればよい。
例えば、本発明の酵素が、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁後、超音波破砕機等により細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られた上清から、通常のタンパク質の単離精製法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)セファロース等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、スルホプロピル(SP)セファロース等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の手法を単独あるいは組み合わせて用い、精製標品を得ることができる。
<5> Method for Producing Enzyme of the Present Invention The method for producing glycosynase of the present invention is characterized by culturing the above transformant and collecting glycosynase from the culture.
The above transformants are cultured in a suitable nutrient medium under conditions that allow the expression of the introduced DNA construct. In order to isolate and purify the enzyme of the present invention from the culture of the transformant, ordinary protein isolation and purification methods may be used.
For example, when the enzyme of the present invention is expressed in a lysed state in cells, after the culture is completed, the cells are collected by centrifugation, suspended in an aqueous buffer solution, and then disrupted by an ultrasonic disruptor or the like. , To obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a usual protein isolation and purification method, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a desalting method, a precipitation method using an organic solvent, Anion exchange chromatography using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) Sepharose, cation exchange chromatography using a resin such as sulfopropyl (SP) Sepharose, and hydrophobicity using a resin such as butyl sepharose and phenyl sepharose. A purified sample can be obtained by using, alone or in combination, a method such as a sex chromatography method, a gel filtration method using a molecular sieve, an affinity chromatography method, a chromatofocusing method, and an electrophoresis method such as isoelectric focusing. ..

本発明のタンパク質を製造する方法は、細胞を用いる方法に限定されるものではなく、無細胞タンパク質合成系によって製造することもできる。無細胞タンパク質合成系としては、例えば、コムギ胚芽、大腸菌、ウサギ網状赤血球、昆虫細胞などから調製したものが挙げられる。目的タンパク質をコードするDNAを逆転写が可能なベクターに組み込み、これより逆転写反応によって合成したmRNAを適当な無細胞タンパク質合成系に加えて目的タンパク質を合成する。そして、その反応液より目的タンパク質を上記と同様にして精製する。 The method for producing the protein of the present invention is not limited to the method using cells, and it can be produced by a cell-free protein synthesis system. Examples of the cell-free protein synthesis system include those prepared from wheat germ, Escherichia coli, rabbit reticulocytes, insect cells and the like. The DNA encoding the target protein is incorporated into a vector capable of reverse transcription, and the mRNA synthesized by the reverse transcription reaction is added to an appropriate cell-free protein synthesis system to synthesize the target protein. Then, the target protein is purified from the reaction solution in the same manner as above.

<6>本発明の酵素を用いた糖鎖改変抗体の製造方法とその反応産物
本発明の抗体の製造方法は、上記グライコシンターゼを用い、一方または両方のH鎖に糖鎖成分としてフコースがα1,6−結合したN−アセチルグルコサミンのみが、「抗体のFc領域に存在する糖鎖付加部位」に結合した抗体をアクセプター基質とし、高マンノース型糖鎖をドナー基質として、ドナー基質由来の高マンノース型糖鎖をアクセプター基質に糖鎖転移する反応工程を含む、1本または2本のコアフコースが付加した高マンノース型糖鎖をもつことを特徴とする抗体を製造する方法である。
<6> Method for producing sugar chain-modified antibody using enzyme of the present invention and reaction product thereof The method for producing an antibody of the present invention uses the above glycosyl synthase, and one or both H chains have fucose α1 as a sugar chain component. , 6-linked N-acetylglucosamine alone is used as the acceptor substrate for the antibody bound to the “glycoside addition site existing in the Fc region of the antibody”, and the high mannose type sugar chain is used as the donor substrate. A method for producing an antibody, which comprises a high-mannose type sugar chain to which one or two core fucose is added, which comprises a reaction step of transferring a type sugar chain to an acceptor substrate.

また、本発明の抗体は、1本または2本のコアフコースが付加した高マンノース型糖鎖をもつことを特徴とする。 Further, the antibody of the present invention is characterized by having a high-mannose type sugar chain to which one or two core fucose is added.

糖鎖成分としてN−アセチルグルコサミンのみが、「抗体のFc領域に存在する糖鎖付加部位」に結合した抗体、または「そのN−アセチルグルコサミンにα1,6−結合したフコースが付加した状態の抗体」をアクセプター基質とし、各種糖鎖をドナー基質とした反応系において、本発明のグライコシンターゼを作用させた場合に、アクセプター基質の原料である抗体とは異なる糖鎖組成を有する抗体を製造することができる。さらに、本発明のグライコシンターゼを用いて、非天然型の糖鎖を有する抗体や、通常の抗体には存在しない糖鎖をもった抗体を製造することができる。 An antibody in which only N-acetylglucosamine as a sugar chain component is bound to "a sugar chain addition site existing in the Fc region of the antibody", or an antibody in a state in which fucose bound to the N-acetylglucosamine by α1,6-bond is added Is used as an acceptor substrate and various sugar chains are used as donor substrates, to produce an antibody having a sugar chain composition different from that of the antibody which is a raw material of the acceptor substrate when the glycosidase of the present invention is allowed to act. You can Furthermore, the glycosynthase of the present invention can be used to produce an antibody having a non-natural sugar chain or an antibody having a sugar chain which is not present in ordinary antibodies.

例えば、天然型の高マンノース型糖鎖には、コアフコースは結合していない。しかし、コアフコースが結合した糖鎖をもつ抗体にエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼを作用させて糖鎖を切断した抗体をアクセプター基質とし、マンノースを5個(M5)あるいは6個(M6)含む高マンノース型糖鎖のオキサゾリン体をドナー基質として、本発明のグライコシンターゼを作用させた場合に、コアフコースが結合した非天然型の高マンノース型糖鎖(M5またはM6)をもつ抗体を製造することができる。すなわち、コアフコース有無のアクセプター基質と、各種糖鎖のオキサゾリン体ドナー基質の組合せによって、通常の抗体には存在しない糖鎖をもった抗体を製造することが可能である。この場合、ドナー基質は抗体以外の糖タンパク質から調製した抗体糖鎖に含まれない構造をした糖鎖や、化学合成した糖鎖(非天然型糖鎖を含む)をオキサゾリン体にしたものを用いてもよい。 For example, core fucose is not bound to the natural high mannose type sugar chain. However, an antibody having a sugar chain to which core fucose is bound is reacted with endo-β-N-acetylglucosaminidase to cleave the sugar chain, and the resulting antibody is used as an acceptor substrate, which contains 5 (M5) or 6 (M6) mannose. An antibody having a non-natural high mannose type sugar chain (M5 or M6) to which core fucose is bound can be produced when the glycosidase of the present invention is allowed to act using an oxazoline mannose type sugar chain as a donor substrate. it can. That is, by combining an acceptor substrate with or without core fucose and an oxazoline donor substrate of various sugar chains, it is possible to produce an antibody having a sugar chain that does not exist in ordinary antibodies. In this case, the donor substrate used is a sugar chain having a structure not included in the sugar chain of an antibody prepared from a glycoprotein other than an antibody, or a chemically synthesized sugar chain (including a non-natural sugar chain) in an oxazoline form. May be.

以下に記載する実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the examples described below, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
EndoS2変異体の作製
本実施例ではStreptococcus pyogenes由来のEndoS2変異体が有する糖鎖転移活性を調べた。EndoS2は、CAZy (Carbohydrate−Active enZYmes)データーベースにおいてGH18ファミリーに属する843アミノ酸よりなる一種のエンドβ−N−アセチルグルコサミニダーゼで(図2)、IgG抗体のFc領域に結合しているN結合型糖鎖やα1−Acid glycoproteinに結合しているN結合型糖鎖を切断することが報告されている(非特許文献6参照)。
<Example 1>
Preparation of EndoS2 mutant In this example, the transglycosylation activity of the EndoS2 mutant derived from Streptococcus pyogenes was examined. EndoS2 is a kind of endo β-N-acetylglucosaminidase consisting of 843 amino acids belonging to the GH18 family in the CAZy (Carbohydrate-Active enZYmes) database (Fig. 2), which is an N-linked sugar linked to the Fc region of IgG antibody. It has been reported that the N-linked sugar chain bound to the chain or α1-Acid glycoprotein is cleaved (see Non-Patent Document 6).

まず、Streptococcus pyogenes NZ131 (serotype M49)株由来ゲノミックDNA(American Type Culture Collection)を鋳型として、プライマーNG1370+、NG1371−(配列表配列番号5、6)とKAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS)を用いてPCR増幅を行い、ここで増幅したEndoS2遺伝子の全長DNAをpBluescript II SK+ベクター(Stratagene)のEcoRVサイトにクローニングした。これよりBamHI、XhoIで切り出したDNA断片をpGEX−6P−1(GEヘルスケア)のBamHI−XhoIサイトに挿入したものを、野生型EndoS2(WT)の発現ベクターとした。なお、この発現ベクターを用いると、EndoS2はグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)のC末端側に融合した形で発現される。このGSTはPreScission Protease(GEヘルスケア)で処理することにより切断できる。 First, using Streptococcus pyogenes NZ131 (serotype M49) strain-derived genomic DNA (American Type Culture Collection) as a template, primers NG1370+ and NG1371- (SEQ ID NOS: 5 and 6) and KAPAHiSTiAxHiATHiSHiHit are sequenced with KAPAHiSHiSHiHit. Amplification was performed, and the full-length DNA of the EndoS2 gene amplified here was cloned into the EcoRV site of pBluescript II SK+ vector (Stratagene). From this, a DNA fragment cut out with BamHI and XhoI was inserted into the BamHI-XhoI site of pGEX-6P-1 (GE Healthcare) to obtain a wild-type EndoS2 (WT) expression vector. In addition, when this expression vector is used, EndoS2 is expressed in a form fused to the C-terminal side of glutathione-S-transferase (GST). This GST can be cut by processing with PreScission Protease (GE Healthcare).

つぎに、糖鎖切断活性を抑制するとともに、糖転移活性を強化したEndoS2変異体の作製を試みた。GH18ファミリー酵素では、酵素の活性部位近傍のアミノ酸配列においてDxxDxDxE(xは任意のアミノ酸)というモチーフが保存されている。このDやEといった酸性アミノ酸が活性発現に重要な役割を果たし、この部位への変異導入で、糖鎖切断活性が低下するとともに、糖鎖転移活性が顕著になる場合があることが報告されている(非特許文献3、5参照)。そこでEndoS2の当該モチーフ(D179〜E186)にあるD179をAlaに置換したD179A変異体、D182をAlaに置換したD182A変異体、D182をGlnに置換したD182Q変異体、D184をAlaに置換したD184A変異体、D184をGlnに置換したD184Q変異体、D184をAsnに置換したD184N変異体、E186をAlaに置換したE186A変異体、およびD182とD184をAlaに置換したD182A/D184A変異体を作製した。 Next, an attempt was made to produce an EndoS2 mutant that suppressed the glycosylation activity and enhanced the transglycosylation activity. In the GH18 family enzymes, the motif DxxDxDxE (x is an arbitrary amino acid) is conserved in the amino acid sequence near the active site of the enzyme. It has been reported that acidic amino acids such as D and E play an important role in activity expression, and that introduction of a mutation at this site may lead to a decrease in glycosylation activity and a marked transglycosylation activity. (See Non-Patent Documents 3 and 5). Therefore, D179A mutant in which D179 in the motif (D179 to E186) of EndoS2 is replaced with Ala, D182A mutant in which D182 is replaced with Ala, D182Q mutant in which D182 is replaced with Gln, D184A mutation with D184 replaced by Ala , D184Q mutant in which D184 was replaced by Gln, D184N mutant in which D184 was replaced by Asn, E186A mutant in which E186 was replaced by Ala, and D182A/D184A mutant in which D182 and D184 were replaced by Ala were prepared.

D179をAlaに置換するためにはプライマーNG1390+、NG1391−(配列表配列番号7、8)の各プライマーの組み合わせと、KAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS)を用いて、上記EndoS2遺伝子を含むpBluescript IIプラスミドを鋳型としてPCRによる変異導入を行った。D182をAlaに置換するためにはプライマーNG1392+、NG1393−(配列表配列番号9、10)の各プライマーの組み合わせを用いて、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。D182をGlnに置換するためにはプライマーNG1451+、NG1452−(配列表配列番号11、12)の各プライマーの組み合わせを用いて、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。また、D184をAlaに置換するためにはプライマーNG1374+、NG1375−(配列表配列番号13、14)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。D184をGlnに置換するためにはプライマーNG1381+、NG1382−(配列表配列番号15、16)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。D184をAsnに置換するためにはプライマーNG1383+、NG1384−(配列表配列番号17、18)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。また、E186をAlaに置換するためにはプライマーNG1385+、NG1386−(配列表配列番号19、20)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。さらに、D182とD184をAlaに置換するためにはプライマーNG1419+、NG1420−(配列表配列番号21、22)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。D182をAlaに、D184をGlnに置換するためにはプライマーNG1455+、NG1456−(配列表配列番号23、24)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。D182をGlnに、D184をAlaに置換するためにはプライマーNG1453+、NG1454−(配列表配列番号25、26)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。D182とD184をGlnに置換するためにはプライマーNG1457+、NG1458−(配列表配列番号27、28)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。また、D184とE186をAlaに置換するためにはプライマーNG1387+、NG1388−(配列表配列番号29、30)の各プライマーの組み合わせを用い、上記と同様にしてPCRによる変異導入を行った。
いずれの場合も変異導入の確認はDNAシーケンスにより行った。変異導入がなされたEndoS2遺伝子は、それぞれpGEX−6P−1(GEヘルスケア)のBamHI−XhoIサイトに挿入し、各変異体の発現ベクターとした。
In order to replace D179 with Ala, a combination of the primers NG1390+ and NG1391-(SEQ ID NOS: 7 and 8) and KAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS) were used to prepare the pBluescript containing the EndoS2 gene. Was used as a template to introduce mutations by PCR. In order to replace D182 with Ala, mutations were introduced by PCR in the same manner as above using the combination of each primer of the primers NG1392+ and NG1393-(Sequence ID No. 9, 10). In order to replace D182 with Gln, mutation was introduced by PCR in the same manner as above using the combination of each primer of the primers NG1451+ and NG1452− (SEQ ID NOS: 11 and 12 in Sequence Listing). In order to replace D184 with Ala, a combination of primers NG1374+ and NG1375− (SEQ ID NOS: 13 and 14 in the Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. In order to replace D184 with Gln, a combination of primers NG1381+ and NG1382- (SEQ ID NOS: 15 and 16 in the Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. In order to replace D184 with Asn, a combination of primers NG1383+, NG1384- (SEQ ID NO: 17, 18 in the Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. Further, in order to replace E186 with Ala, a combination of primers NG1385+ and NG1386− (SEQ ID NOS: 19 and 20 in Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. Furthermore, in order to replace D182 and D184 with Ala, a combination of primers NG1419+ and NG1420− (SEQ ID NOS: 21 and 22 in the Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. In order to replace D182 with Ala and D184 with Gln, a combination of primers NG1455+ and NG1456- (SEQ ID NOS: 23 and 24 in the Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. In order to replace D182 with Gln and D184 with Ala, a combination of primers NG1453+ and NG1454-(SEQ ID NO: 25, 26 in the Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. In order to replace D182 and D184 with Gln, a combination of primers NG1457+ and NG1458− (SEQ ID NOS: 27 and 28 in Sequence Listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above. Further, in order to replace D184 and E186 with Ala, a combination of primers NG1387+ and NG1388- (SEQ ID NOs: 29 and 30 in the sequence listing) was used, and mutation was introduced by PCR in the same manner as above.
In either case, the introduction of mutation was confirmed by DNA sequence. The mutated EndoS2 gene was inserted into the BamHI-XhoI site of pGEX-6P-1 (GE Healthcare) to give an expression vector for each mutant.

このようにして構築した各発現ベクターを用いて、大腸菌BL21(DE3)株を形質転換した。得られた形質転換体は、50μg/mLになるようアンピシリンを添加した液体LB培地2mLで一晩37℃で振盪培養した。
つぎに、この種培養より1mLとり、アンピシリン入り液体LB培地100mLに新たに植菌して、37℃で3時間振盪培養した。ここで0.1mMになるようIsopropyl−β−D−thiogalactoside(IPTG)を添加し、さらに3時間、37℃で振盪培養した後、菌体を遠心分離により回収した。この菌体に対し、5mLのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を加えて撹拌し、さらに超音波処理を行って菌体を破砕した。この菌体破砕液に50μLのTriton X−100を加え、室温で30分間振盪した。その後、再び超音波処理を行い、さらに遠心分離によって、可溶性画分と不溶性画分に分画した。
Escherichia coli BL21(DE3) strain was transformed with each expression vector constructed as described above. The obtained transformant was shake-cultured overnight at 37° C. in 2 mL of liquid LB medium supplemented with ampicillin at 50 μg/mL.
Next, 1 mL of this seed culture was taken, and 100 mL of ampicillin-containing liquid LB medium was newly inoculated and shake-cultured at 37° C. for 3 hours. Here, Isopropyl-β-D-thiogalactoside (IPTG) was added so that the concentration was 0.1 mM, and the mixture was further shake-cultured at 37° C. for 3 hours, and then the cells were collected by centrifugation. To this bacterial cell, 5 mL of phosphate buffered saline (PBS) was added, stirred, and further sonicated to disrupt the bacterial cell. 50 μL of Triton X-100 was added to the disrupted cell suspension, and the mixture was shaken at room temperature for 30 minutes. Then, ultrasonic treatment was performed again, and the mixture was further separated into a soluble fraction and an insoluble fraction by centrifugation.

ここで得られた可溶性画分に対し、適量(〜100μL)のGluthatione Sepharose(GEヘルスケア)を加えて4℃で一晩混和し、GST−EndoS2変異体融合タンパク質を吸着させた。このGluthatione Sepharoseを遠心分離により回収後、PBSで数回洗浄した。そして、PreScission Proteaseによる切断反応用緩衝液(50mM Tris−HCl, 150mM NaCl, 1mM EDTA, 1 mM DTT, pH7.0)とPreScission Proteaseを加え、4℃で16時間、GSTの切断反応を行った。
つぎに、遠心分離によりGluthatione Sepharoseを除去し、得られた反応液をVIVASPIN 500(Sartorius Stedim)によって遠心濃縮するとともに、PBSを加えてバッファー交換を行った。このようにして各EndoS2変異体の酵素溶液を得た。
An appropriate amount (-100 μL) of Glutatione Sepharose (GE Healthcare) was added to the soluble fraction obtained here, and the mixture was mixed overnight at 4° C. to adsorb the GST-EndoS2 mutant fusion protein. The Glutation Sepharose was collected by centrifugation and washed with PBS several times. Then, a cleavage reaction buffer solution (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, pH 7.0) by PreScission Protease and PreScission Protease were added, and the GST cleavage reaction was performed at 4° C. for 16 hours.
Next, Glutatione Sepharose was removed by centrifugation, and the resulting reaction solution was centrifugally concentrated with VIVASPIN 500 (Sartorius Stedim), and PBS was added to perform buffer exchange. In this way, an enzyme solution of each EndoS2 mutant was obtained.

なお、Streptococcus pyogenes由来のもう一つのエンドグリコシダーゼであるEndoSは、EndoS2とアミノ酸配列比較で37%の相同性を示すが(図2)、この野生型およびD233Q変異体の酵素溶液は、文献を参考にして調製した(非特許文献3参照)。 In addition, EndoS, another endoglycosidase derived from Streptococcus pyogenes, shows 37% homology with EndoS2 in amino acid sequence comparison (FIG. 2), but refer to the literature for enzyme solutions of this wild type and D233Q mutant. Was prepared (see Non-Patent Document 3).

<実施例2>
糖鎖転移反応
上記により得た酵素溶液を用いて、ヒトIgG抗体に対する糖鎖転移反応を実施した。この転移反応においては、糖鎖の供与体となるドナー基質と、糖鎖が転移されるアクセプター基質が必要である。アクセプター基質としては、抗体医薬品トラスツズマブのFc領域に結合したN結合型糖鎖の主要部分を、EndoS、EndoD、EndoLLといったエンドグリコシダーゼを組み合わせて除去し、糖鎖成分としてはN−アセチルグルコサミンのみが結合した状態にした抗体(原料としてカイコに生産させたトラスツズマブ<ここではHerBと表す>を使用した場合)、またはそのN−アセチルグルコサミンにコアフコースとよばれるα1,6−結合したフコースが付加した抗体(原料としてCHO細胞に生産させたトラスツズマブ<ここではHerCと表す>を使用した場合)を用いた。糖鎖の供与体となるドナー基質には、各種糖鎖、より具体的には図3に示す各種糖鎖のオキサゾリン体を用いた。なお、アクセプター基質の調製法の詳細については、現在出願中である(特願2014−091157、特願2014−222191、特願2015−082388)。
<Example 2>
Glycosyl transfer reaction Using the enzyme solution obtained above, a glycosyl transfer reaction was carried out on a human IgG antibody. This transfer reaction requires a donor substrate that serves as a sugar chain donor and an acceptor substrate to which the sugar chain is transferred. As the acceptor substrate, the major part of the N-linked sugar chain bound to the Fc region of the antibody drug trastuzumab is removed by combining endoglycosidases such as EndoS, EndoD, EndoLL, and only N-acetylglucosamine is bonded as the sugar chain component. (When trastuzumab <herein referred to as HerB> produced in silkworm as a raw material is used) or an antibody obtained by adding α1,6-linked fucose called core fucose to its N-acetylglucosamine ( As a raw material, trastuzumab <herein, referred to as HerC> produced in CHO cells was used. Various sugar chains, more specifically, oxazoline derivatives of various sugar chains shown in FIG. 3 were used as a donor substrate serving as a sugar chain donor. The details of the method for preparing the acceptor substrate are currently pending (Japanese Patent Application No. 2014-0911157, Japanese Patent Application No. 2014-222191, Japanese Patent Application No. 2015-082388).

酵素反応液は、50mM Tris−HCl(pH7.4)、10μL中にアクセプター基質を1μg、ドナー基質を1μg、EndoS2変異体を1μg、それぞれ含むように調製した。これを30℃にて反応させ、経時的にサンプリングした。酵素反応は、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)用のサンプルバッファーを添加することにより停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色し、抗体のH鎖に着目して転移産物の有無を確認した。 The enzyme reaction solution was prepared so as to contain 1 μg of the acceptor substrate, 1 μg of the donor substrate, and 1 μg of the EndoS2 mutant in 10 μL of 50 mM Tris-HCl (pH 7.4). This was reacted at 30° C. and sampled over time. The enzymatic reaction was stopped by adding a sample buffer for SDS polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After completion of electrophoresis, the cells were stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries), and the presence or absence of transfer products was confirmed by focusing on the H chain of the antibody.

図4は、CHO細胞に生産させたトラスツズマブ(HerC)の糖鎖を各種エンドグリコシダーゼにより切断した抗体をアクセプター基質(HerCアクセプター:コアフコースあり)とし、A2−オキサゾリン(A2−Oxa)あるいはG2−オキサゾリン(G2−Oxa)をドナー基質として、EndoS2変異体による糖鎖転移反応を実施した結果である。図4中の横軸の数字は、酵素反応を開始してからの時間を示す(単位:時)。また矢印は糖鎖転移反応産物を示す。
D182A変異体、D184A変異体、D184N変異体、D184Q変異体では、未反応のアクセプター基質のバンドとともに、転移産物と考えられるバンドが検出された。変異体によっては、長時間反応によりこの転移産物と考えられるバンドが消失したが、これは変異体の糖鎖切断活性が十分に抑制されていないために、転移産物の糖鎖を切断したためと考えられた。
一方、D179A変異体やE186A変異体では、このような転移産物と考えられるバンドは検出されなかった。以上の結果より、EndoS2の場合、糖鎖転移活性を強化するにはDxxDxDxEモチーフのうち、D182またはD184への変異導入が効果的であり、置換するアミノ酸によって、糖鎖切断活性の抑制効果にも差があると考えられた。
FIG. 4 shows an antibody obtained by cleaving a sugar chain of trastuzumab (HerC) produced in CHO cells with various endoglycosidases as an acceptor substrate (HerC acceptor: with core fucose), A2-oxazoline (A2-Oxa) or G2-oxazoline ( G2-Oxa) is a result of carrying out a transglycosylation reaction with an EndoS2 mutant using G2_Oxa) as a donor substrate. The number on the horizontal axis in FIG. 4 indicates the time from the start of the enzymatic reaction (unit: hour). The arrow indicates the transglycosylation reaction product.
In the D182A mutant, D184A mutant, D184N mutant, and D184Q mutant, a band considered to be a transfer product was detected together with an unreacted acceptor substrate band. In some mutants, the band thought to be the transfer product disappeared due to the long-term reaction, which is probably because the sugar chain of the transfer product was cleaved because the sugar chain-cleaving activity of the mutant was not sufficiently suppressed. Was given.
On the other hand, in the D179A mutant and the E186A mutant, such a band considered as a transfer product was not detected. From the above results, in the case of EndoS2, in order to enhance the transglycosylation activity, it is effective to introduce a mutation into D182 or D184 among the DxxDxDxE motifs, and depending on the amino acid to be substituted, the glycosylation activity can be suppressed. It was thought that there was a difference.

ところで、図4の反応条件は、各変異体に糖鎖転移活性があるかどうかをスクリーニングするために用いた条件で、基質濃度が低かった。そこで、基質濃度を高め、より至適化された反応条件で、EndoS2変異体の糖鎖転移活性を調べることにした。非特許文献3に記載されている反応条件を参考にして、酵素反応液は、2μLの50mM Tris−HCl(pH7.4)中に、アクセプター基質を10μg、ドナー基質をその150倍モル比、EndoS2変異体を0.2μg(2.1 pmol)、それぞれ含むように調製した。これを30℃にて反応させ、経時的にサンプリングした。酵素反応は、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することにより停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色し、抗体のH鎖に着目して転移産物の有無を確認した。 By the way, the reaction conditions shown in FIG. 4 were used to screen whether or not each mutant had transglycosylation activity, and the substrate concentration was low. Therefore, it was decided to investigate the transglycosylation activity of the EndoS2 mutant under a more optimized reaction condition by increasing the substrate concentration. Referring to the reaction conditions described in Non-Patent Document 3, 10 μg of the acceptor substrate and 150 times the molar ratio of the donor substrate and EndoS2 were added to the enzyme reaction solution in 2 μL of 50 mM Tris-HCl (pH 7.4). Each mutant was prepared so as to contain 0.2 μg (2.1 pmol). This was reacted at 30° C. and sampled over time. The enzymatic reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After completion of electrophoresis, the cells were stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries), and the presence or absence of transfer products was confirmed by focusing on the H chain of the antibody.

図5は、アクセプター基質としてHerCアクセプターを、ドナー基質としてA2−オキサゾリンを用い、EndoS2変異体による糖鎖転移反応を実施した結果である。図5中の横軸の数字は、酵素反応を開始してからの時間を示す(単位:時)。また矢印は糖鎖転移反応産物を示す。
図4の場合と異なり、D182A変異体、D184A変異体、D184N変異体、D184Q変異体、いずれの変異体の場合でも、30分の反応時間でアクセプター基質の8〜9割以上に糖鎖転移がなされた。しかし、反応時間が進むにつれ、転移産物量が減少した。すなわち、これらの変異体は糖鎖転移活性を示すものの、糖鎖切断活性が十分に抑制されていないため、反応時間が長いと転移産物の糖鎖を切断することが考えられた。
FIG. 5 shows the results of transglycosylation reaction with the EndoS2 mutant using HerC acceptor as the acceptor substrate and A2-oxazoline as the donor substrate. The number on the horizontal axis in FIG. 5 indicates the time from the start of the enzymatic reaction (unit: hour). The arrow indicates the transglycosylation reaction product.
Different from the case of FIG. 4, in the case of any of D182A mutant, D184A mutant, D184N mutant, D184Q mutant, any of the mutants, glycosyl transfer was observed in 80 to 90% or more of the acceptor substrate in 30 minutes of reaction time. Made However, as the reaction time progressed, the amount of transfer products decreased. That is, although these mutants exhibited transglycosylation activity, the transglycosylation activity was not sufficiently suppressed, and therefore it was considered that the transfection product glycosylation is cleaved if the reaction time is long.

そこで、糖鎖切断活性が十分に抑制されたEndoS2変異体のスクリーニングを試みた。反応条件は、20μLのPBS中に、1μgのヒト血清由来IgGと、0.3μgのEndoS2変異体を加え、37℃で16時間反応させた。その後、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することによって酵素反応を停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色した。
その結果、調べた変異体の中では、D182Q変異体、D182A/D184A変異体、D182A/D184Q変異体、D182Q/D184A変異体、D182Q/D184Q変異体、E186A変異体、D184A/E186A変異体の糖鎖切断活性が抑制されていた(図6)。これらの変異体の糖鎖転移活性を調べたところ、D182Q変異体が一番高い糖鎖転移活性を示し、つぎにD182A/D184A変異体が高い糖鎖転移活性を示した。D182A/D184Q変異体、D182Q/D184A変異体、D182Q/D184Q変異体にも糖鎖転移活性は認められたが、E186A変異体、D184A/E186A変異体には糖鎖転移活性はなかった。そこで、D182Q変異体(配列表配列番号1、2)、D182A/D184A変異体(配列表配列番号3、4)の糖鎖転移活性についてさらに詳しく調べることにした。
Therefore, an attempt was made to screen for an EndoS2 mutant in which the glycosylation activity was sufficiently suppressed. Regarding the reaction conditions, 1 μg of human serum-derived IgG and 0.3 μg of EndoS2 mutant were added to 20 μL of PBS and reacted at 37° C. for 16 hours. Then, the enzyme reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After the electrophoresis, it was stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries).
As a result, among the investigated mutants, sugars of D182Q mutant, D182A/D184A mutant, D182A/D184Q mutant, D182Q/D184A mutant, D182Q/D184Q mutant, E186A mutant, and D184A/E186A mutant. The strand scission activity was suppressed (Fig. 6). When the transglycosylation activity of these mutants was examined, the D182Q mutant showed the highest transglycosylation activity, and then the D182A/D184A mutant showed the high transglycosylation activity. The transglycosylation activity was observed in the D182A/D184Q mutant, the D182Q/D184A mutant, and the D182Q/D184Q mutant, but the E186A mutant and the D184A/E186A mutant had no transglycosylation activity. Therefore, the glycosyl transfer activity of the D182Q mutant (SEQ ID NOS: 1 and 2 in the sequence listing) and the D182A/D184A mutant (SEQ ID NOS: 3 and 4 in the sequence listing) was examined in more detail.

酵素反応液は、2μLの50mM Tris−HCl(pH7.4)中に、アクセプター基質を10μg、ドナー基質をその150倍モル比、EndoS2変異体を0.2μg、それぞれ含むように調製した。またEndoSのD233Q変異体についても同様の酵素反応液を調製した。これらを30℃にて反応させ、経時的にサンプリングした。酵素反応は、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することにより停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色し、抗体のH鎖に着目して転移産物の有無を確認した。 The enzyme reaction solution was prepared so that 2 μL of 50 mM Tris-HCl (pH 7.4) contained 10 μg of the acceptor substrate, a 150-fold molar ratio of the donor substrate, and 0.2 μg of the EndoS2 mutant. A similar enzymatic reaction solution was prepared for the D233Q mutant of EndoS. These were reacted at 30° C. and sampled over time. The enzymatic reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After completion of electrophoresis, the cells were stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries), and the presence or absence of transfer products was confirmed by focusing on the H chain of the antibody.

図7には、各種糖鎖のオキサゾリン体をドナー基質、HerCアクセプターまたはHerBアクセプターをアクセプター基質としたときの、D182Q変異体およびD182A/D184A変異体の糖鎖転移活性測定の結果を示す。
図7中の横軸の数字は、酵素反応を開始してからの時間を示す(単位:時)。また、図7中の丸数字1はEndoS2のD182Q変異体による糖鎖転移反応の結果、丸数字2はEndoS2のD182A/D184A変異体による糖鎖転移反応の結果、丸数字3はEndoSのD233Q変異体による糖鎖転移反応の結果を示す。図7中のバンドは抗体H鎖であり、矢印で示す高分子側にシフトしたバンドは糖鎖転移がなされた抗体H鎖である。
FIG. 7 shows the results of measuring the transglycosylation activity of the D182Q mutant and the D182A/D184A mutant when the oxazoline derivative of each sugar chain was used as the donor substrate and the HerC acceptor or HerB acceptor was used as the acceptor substrate.
The number on the horizontal axis in FIG. 7 indicates the time from the start of the enzymatic reaction (unit: hour). In FIG. 7, the circled number 1 is the result of the glycosyl transfer reaction by the D182Q mutant of EndoS2, the circled number 2 is the result of the sugar chain transfer reaction by the D182A/D184A mutant of EndoS2, and the circled number 3 is the D233Q mutation of EndoS. The result of the transglycosylation reaction by the body is shown. The band in FIG. 7 is the antibody H chain, and the band shifted to the polymer side shown by the arrow is the antibody H chain to which the sugar chain transfer has been performed.

アクセプター基質としてHerCアクセプターを用いた場合、ドナー基質の種類によらず、糖鎖転移活性はEndoS2のD182Q変異体>EndoSのD233Q変異体>EndoS2のD182A/D184A変異体の順に高かった(図7)。また、カイコに生産させたトラスツズマブ(HerB)の糖鎖を各種エンドグリコシダーゼにより切断した抗体をアクセプター基質(HerBアクセプター:コアフコースなし)とした場合でも、同様の傾向が観察されたが、基質によってはEndoS2のD182A/D184A変異体のほうがEndoSのD233Q変異体よりも転移効率が高い場合があった。なおHerBアクセプターの場合、糖鎖転移産物のほかに未反応のアクセプター基質由来のバンドが常に観察されるが、これはアクセプター基質の中に、もともと糖鎖が全く結合していない抗体が含まれているためである。 When HerC acceptor was used as the acceptor substrate, the transglycosylation activity was higher in the order of EndoS2 D182Q mutant>EndoS D233Q mutant>EndoS2 D182A/D184A mutant, regardless of the type of donor substrate (FIG. 7). .. A similar tendency was observed when an antibody obtained by cleaving the sugar chain of trastuzumab (HerB) produced in silkworm with various endoglycosidases was used as the acceptor substrate (HerB acceptor: no core fucose), but depending on the substrate, EndoS2 In some cases, the D182A/D184A mutant of EndoS had higher transfer efficiency than the D233Q mutant of EndoS. In the case of HerB acceptor, an unreacted acceptor substrate-derived band is always observed in addition to the glycosyl transfer product. This is because the acceptor substrate originally contains an antibody to which no sugar chain is bound. This is because

つぎに、反応に用いる緩衝液を変えて、様々なpHにおけるこれらの変異体の糖鎖転移活性を調べてみた。pH3.5から6.0までは50mM クエン酸緩衝液、pH7.4から8.8までは50mM Tris−HCl、pH10.0とpH11.0は50mM グリシン−NaOH緩衝液を用い、上記と同様にして酵素反応を行った。
結果を図8に示す。図8中の横軸の数字は、酵素反応を開始してからの時間を示す(単位:時)。また、図8中の丸数字は、図7と同じ酵素による糖鎖転移反応の結果を示す。図8中のバンドは抗体H鎖であり、矢印で示す高分子側にシフトしたバンドは糖鎖転移がなされた抗体H鎖である。
Next, the buffer solution used for the reaction was changed, and the transglycosylation activity of these mutants at various pHs was examined. 50 mM citrate buffer for pH 3.5 to 6.0, 50 mM Tris-HCl for pH 7.4 to 8.8, 50 mM glycine-NaOH buffer for pH 10.0 and pH 11.0, and the same procedure as above. The enzyme reaction was carried out.
The results are shown in Fig. 8. The number on the horizontal axis in FIG. 8 indicates the time from the start of the enzymatic reaction (unit: hour). Further, the circled numbers in FIG. 8 indicate the results of the transglycosylation reaction by the same enzyme as in FIG. 7. The band in FIG. 8 is the antibody H chain, and the band shifted to the polymer side shown by the arrow is the antibody H chain to which the sugar chain transfer has been performed.

その結果、アクセプター基質としてHerCアクセプターを用いた場合、いずれの変異体もpH4から10の間では糖鎖転移活性が認められたが、pH6から8の間で高い活性が得られた(図8)。このうち、EndoS2のD182Q変異体は、他の変異体と異なり、30分間の反応時間でも、pH4から10の間で明瞭な転移産物が確認されており、最も糖鎖転移活性が高かった。なお、アクセプター基質としてHerBアクセプターを用いた場合では、いずれの変異体でもpH6から8.8の間では糖鎖転移活性が確認されたが、この場合もEndoS2のD182Q変異体の糖鎖転移活性が最も高かった。 As a result, when HerC acceptor was used as the acceptor substrate, all the mutants exhibited transglycosylation activity between pH 4 and 10, but high activity was obtained between pH 6 and 8 (FIG. 8). .. Among them, the D182Q mutant of EndoS2, unlike other mutants, was confirmed to have a clear transfer product between pH 4 and 10 even at a reaction time of 30 minutes, and had the highest transglycosylation activity. When HerB acceptor was used as the acceptor substrate, transglycosylation activity was confirmed between pH 6 and 8.8 in all the mutants. In this case as well, the glycosyl transfer activity of the D182Q mutant of EndoS2 was confirmed. It was the highest.

<実施例3>
高マンノース型糖鎖の糖鎖転移反応
抗体糖鎖の切断に関して、EndoSとEndoS2の酵素学的諸性質の違いとして、EndoSは高マンノース型糖鎖を切断しないが、EndoS2はこれを切断することが報告されている(非特許文献7参照)。上記のEndoS変異体およびEndoS2変異体による糖鎖転移反応では、複合型糖鎖(A2−Oxa,G2−Oxa,G0−Oxa)およびパウチマンノース型糖鎖(M3−Oxa)の転移について調べ、両者ともにこれら糖鎖の転移活性があることを示したが、高マンノース型糖鎖の転移活性については不明であった。そこで、EndoS D233Q変異体およびEndoS2 D182Q変異体について、糖鎖切断活性と同様に高マンノース型糖鎖の転移活性に違いがあるのか調べることにした。
<Example 3>
Glycosylation reaction of high mannose type sugar chain Regarding the cleavage of antibody sugar chain, EndoS does not cleave high mannose type sugar chain, although EndoS does not cleave high mannose type sugar chain because of the difference in enzymatic properties between EndoS and EndoS2. It has been reported (see Non-Patent Document 7). In the transglycosylation reaction by the above EndoS mutant and EndoS2 mutant, transfer of a complex type sugar chain (A2-Oxa, G2-Oxa, G0-Oxa) and a pouch mannose type sugar chain (M3-Oxa) was investigated, and both Both were shown to have transfer activity for these sugar chains, but the transfer activity for high-mannose type sugar chains was not clear. Therefore, it was decided to investigate whether the EndoS D233Q mutant and the EndoS2 D182Q mutant have a difference in the transfer activity of the high-mannose type sugar chain as well as the sugar chain-cleaving activity.

高マンノース型糖鎖は、牛膵臓由来のリボヌクレアーゼBをエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼの一種であるEndoH(New England Biolabs)で処理することにより調製し、これを化学的手法にてオキサゾリン体にしたものを糖鎖転移反応のドナー基質(high M−Oxa)として用いた。なお、高マンノース型糖鎖の組成を質量分析により調べたところ、マンノース5個からなるM5糖鎖が最も多く含まれており、次いでマンノース6個からなるM6糖鎖が多くふくまれ、その他のマンノース7〜9個からなるM7、M8、M9糖鎖は微量であった。 The high-mannose type sugar chain was prepared by treating ribonuclease B derived from bovine pancreas with EndoH (New England Biolabs), which is a type of endo-β-N-acetylglucosaminidase, and converted it into an oxazoline body by a chemical method. The obtained product was used as a donor substrate (high M-Oxa) for the transglycosylation reaction. In addition, when the composition of the high mannose type sugar chain was examined by mass spectrometry, it was found that M5 sugar chain consisting of 5 mannose was most contained, followed by M6 sugar chain consisting of 6 mannose, and other mannose. The amount of M7, M8, and M9 sugar chains consisting of 7 to 9 was very small.

高マンノース型糖鎖を用いた糖鎖転移反応の酵素反応液は、2.5μLの50mM Tris−HCl(pH7.0)中に、アクセプター基質(HerCまたはHerBより調製したもの)を10μg、ドナー基質を6mM、EndoS D233Q変異体あるいはEndoS2 D182Q変異体を0.2μg、それぞれ含むように調製した。これを30℃にて反応させ、経時的にサンプリングした。酵素反応は、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することにより停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色し、抗体のH鎖に着目して転移産物の有無を確認した。なお対照として、ドナー基質としてA2−オキサゾリン(A2−Oxa)を用いた場合についても、上記と同様にして反応させ、解析した。 The enzyme reaction solution for the transglycosylation reaction using a high-mannose type sugar chain was 10 μg of an acceptor substrate (prepared from HerC or HerB) in 2.5 μL of 50 mM Tris-HCl (pH 7.0) and a donor substrate. Was prepared to contain 0.2 mM of EndoS D233Q mutant or EndoS2 D182Q mutant. This was reacted at 30° C. and sampled over time. The enzymatic reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After completion of the electrophoresis, the cells were stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries), and the presence or absence of transfer products was confirmed by focusing on the H chain of the antibody. As a control, when A2-oxazoline (A2-Oxa) was used as a donor substrate, the reaction was performed and analyzed in the same manner as above.

図9は、上記反応産物をSDS−PAGEにて解析した結果である。図9中の横軸の数字は、酵素反応を開始してからの時間を示す(単位:時)。また矢印は糖鎖転移反応産物を示す。EndoS D233Q変異体の場合、ドナー基質としてA2−オキサゾリンを用いたときには、EndoS2 D182Q変異体にくらべて転移効率は低いが、HerCアクセプター、HerBアクセプターともに5時間以内でほとんどのアクセプターに糖鎖が転移された。なお、転移反応後もHerBアクセプターの位置に見られるバンドは、もともと糖鎖が全く結合していない抗体に由来するものである。一方、ドナー基質として高マンノース型糖鎖のオキサゾリンを用いたときには、HerCアクセプター、HerBアクセプターともに明確な糖鎖転移は観察されなかった。反応1時間後の反応産物について質量分析を行ったが、転移産物は検出されなかった。このことから、EndoS変異体には高マンノース型糖鎖の転移能がないと考えられた。 FIG. 9 is a result of analyzing the above reaction product by SDS-PAGE. The number on the horizontal axis in FIG. 9 indicates the time from the start of the enzymatic reaction (unit: hour). The arrow indicates the transglycosylation reaction product. In the case of the EndoS D233Q mutant, when A2-oxazoline is used as a donor substrate, the transfer efficiency is lower than that of the EndoS2 D182Q mutant, but both HerC acceptor and HerB acceptor transfer sugar chains to most acceptors within 5 hours. It was The band observed at the position of the HerB acceptor even after the transfer reaction is originally derived from an antibody in which no sugar chain is bound. On the other hand, when mannose-type sugar chain oxazoline was used as the donor substrate, no clear sugar chain transfer was observed for both HerC acceptor and HerB acceptor. Mass spectrometry was performed on the reaction product after 1 hour of reaction, but no transfer product was detected. From this, it was considered that the EndoS mutant has no ability to transfer high-mannose type sugar chains.

EndoS2 D182Q変異体の場合、ドナー基質としてA2−オキサゾリンを用いたときには、HerCアクセプター、HerBアクセプターともに1時間以内でほとんどのアクセプターに糖鎖が転移された。また、ドナー基質として高マンノース型糖鎖のオキサゾリンを用いたときには、HerCアクセプターについては、1時間以内に約半数のアクセプターに糖鎖が転移され、その後、反応時間をのばしても、転移産物量に変化はなかった。HerBアクセプターについては、反応1時間で5〜6%の糖鎖転移効率であったが、その後、反応時間をのばしても、転移産物量に大きな変化はなかった。 In the case of the EndoS2 D182Q mutant, when A2-oxazoline was used as the donor substrate, sugar chains were transferred to most of the HerC acceptor and HerB acceptor within 1 hour. When a high-mannose type sugar chain oxazoline is used as the donor substrate, the HerC acceptor transfers the sugar chain to about half of the acceptors within 1 hour, and even after extending the reaction time, the amount of transfer product is increased. There was no change. Regarding the HerB acceptor, the transglycosylation efficiency was 5 to 6% in 1 hour of the reaction, but the amount of the transferred product did not change significantly even if the reaction time was extended thereafter.

HerBアクセプターについては、コアフコースがないので主たる転移産物として質量分析によりM5糖鎖が検出された。一方、HerCアクセプターの場合、その9割以上にはコアフコースが含まれているので、上記転移産物にはほとんどがコアフコース結合糖鎖として含まれている。実際、質量分析により抗体上にフコース付きM5糖鎖とフコース付きM6糖鎖が検出された。通常、高マンノース型糖鎖にはコアフコースは結合していないことから、本転移反応においては、驚くべきことに、非天然型のコアフコースを有する高マンノース型糖鎖が生じたことを示している。 As for the HerB acceptor, M5 sugar chain was detected by mass spectrometry as the main transfer product because there was no core fucose. On the other hand, in the case of HerC acceptor, since 90% or more thereof contains core fucose, most of the above-mentioned transfer products are contained as core fucose-linked sugar chains. In fact, mass spectrometry detected M5 sugar chains with fucose and M6 sugar chains with fucose on the antibody. Usually, no core fucose is bound to the high-mannose type sugar chain, which indicates that in the present transfer reaction, surprisingly, a high-mannose type sugar chain having an unnatural type core fucose was produced.

以上の結果から、高マンノース型糖鎖のオキサゾリンでは、A2−オキサゾリンの場合とくらべると糖鎖転移効率が低くなるが、EndoS2 D182Q変異体は高マンノース型糖鎖の転移能をもつといえる。さらに、この転移反応においては非天然型の糖鎖が生じていた。この点において、本発明は従来のグライコシンターゼであるEndoS D233Qより、基質特異性が広い酵素であり、かつ通常の抗体が持たない糖鎖をも抗体に付加することができる応用性の広い酵素であるといえる。 From the above results, it can be said that the mannose-type sugar chain oxazoline has a lower efficiency of transglycosylation than the case of A2-oxazoline, but the EndoS2 D182Q mutant has a high mannose-type sugar chain transfer ability. Furthermore, a non-natural sugar chain was generated in this transfer reaction. In this respect, the present invention is an enzyme having a wider substrate specificity than EndoS D233Q, which is a conventional glycosynthase, and a versatile enzyme capable of adding a sugar chain which a normal antibody does not have to an antibody. It can be said that there is.

<実施例4>
EndoS2 D182X変異体の解析
EndoS2のD182を置換した変異体は、上述したようにD182AおよびD182Qの変異体を作製した。一方、この残基をさらにほかのアミノ酸に置換することによって、より糖鎖転移活性の高い、あるいは残存水解活性が抑制された変異体が得られる可能性も考えられる。そこで、D182をAlaやGln以外のアミノ酸に置換した変異体を作製し、その糖鎖転移活性と糖鎖切断活性について調べることにした。
<Example 4>
Analysis of EndoS2 D182X mutant As a mutant in which D182 of EndoS2 was substituted, mutants of D182A and D182Q were prepared as described above. On the other hand, by substituting this residue with another amino acid, a mutant with higher transglycosylation activity or suppressed residual hydrolytic activity may be obtained. Therefore, it was decided to prepare a mutant in which D182 was replaced with an amino acid other than Ala or Gln, and to investigate its transglycosylation activity and glycosylation activity.

変異体の作製、および変異酵素の調製は、前述した方法と同様にして行った。なお、D182をPheに置換するためにはプライマーNG1520+、NG1521−(配列表配列番号31、32)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をLeuに置換するためにはプライマーNG1522+、NG1523−(配列表配列番号33、34)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をIleに置換するためにはプライマーNG1524+、NG1525−(配列表配列番号35、36)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をMetに置換するためにはプライマーNG1526+、NG1527−(配列表配列番号37、38)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をSerに置換するためにはプライマーNG1530+、NG1531−(配列表配列番号39、40)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をProに置換するためにはプライマーNG1532+、NG1533−(配列表配列番号41、42)の各プライマーの組み合わせを用いた。 Preparation of mutants and preparation of mutant enzymes were performed in the same manner as the above-mentioned method. In order to replace D182 with Phe, a combination of the primers NG1520+ and NG1521- (SEQ ID NOS: 31 and 32 in the Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Leu, a combination of the primers NG1522+ and NG1523-(Sequence ID Nos. 33 and 34) was used. In order to replace D182 with Ile, a combination of the primers NG1524+ and NG1525- (SEQ ID NO: 35, 36 in Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Met, a combination of the primers NG1526+ and NG1527- (SEQ ID NOs: 37 and 38 in the Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Ser, a combination of primers NG1530+ and NG1531-(SEQ ID NO: 39, 40 in the Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Pro, a combination of primers NG1532+ and NG1533− (SEQ ID NOS: 41 and 42 in the Sequence Listing) was used.

D182をThrに置換するためにはプライマーNG1534+、NG1535−(配列表配列番号43、44)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をTyrに置換するためにはプライマーNG1536+、NG1537−(配列表配列番号45、46)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をHisに置換するためにはプライマーNG1538+、NG1539−(配列表配列番号47、48)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をAsnに置換するためにはプライマーNG1540+、NG1541−(配列表配列番号49、50)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をLysに置換するためにはプライマーNG1542+、NG1543−(配列表配列番号51、52)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をGluに置換するためにはプライマーNG1544+、NG1545−(配列表配列番号53、54)の各プライマーの組み合わせを用いた。 In order to replace D182 with Thr, each primer combination of primers NG1534+ and NG1535− (SEQ ID NO: 43, 44 in Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Tyr, a combination of primers NG1536+ and NG1537- (SEQ ID NO: 45, 46 in the Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with His, a combination of primers NG1538+ and NG1539− (SEQ ID NOS: 47 and 48 in the Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Asn, a combination of the primers NG1540+ and NG1541-(Sequence ID No. 49, 50) was used. In order to replace D182 with Lys, a combination of the primers NG1542+ and NG1543-(Sequence ID Nos. 51 and 52) was used. In order to replace D182 with Glu, a combination of the primers NG1544+ and NG1545-(Sequence ID No. 53, 54) was used.

D182をCysに置換するためにはプライマーNG1546+、NG1547−(配列表配列番号55、56)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をTrpに置換するためにはプライマーNG1548+、NG1549−(配列表配列番号57、58)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をArgに置換するためにはプライマーNG1550+、NG1551−(配列表配列番号59、60)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をGlyに置換するためにはプライマーNG1552+、NG1553−(配列表配列番号61、62)の各プライマーの組み合わせを用いた。D182をValに置換するためにはプライマーNG1554+、NG1555−(配列表配列番号63、64)の各プライマーの組み合わせを用いた。 In order to replace D182 with Cys, a combination of primers NG1546+ and NG1547− (SEQ ID NOS: 55 and 56 in Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Trp, a combination of primers NG1548+ and NG1549− (SEQ ID NOs: 57 and 58 in Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Arg, a combination of the primers NG1550+ and NG1551-((SEQ ID NO: 59, 60 in Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Gly, each primer combination of primers NG1552+ and NG1553− (SEQ ID NO: 61, 62 in Sequence Listing) was used. In order to replace D182 with Val, each primer combination of primers NG1554+ and NG1555- (SEQ ID NO: 63, 64 in Sequence Listing) was used.

糖鎖転移反応の酵素反応液は、2.5μLの50mM Tris−HCl(pH7.0)中に、HerCアクセプターを10μg、A2−オキサゾリンを6mM、EndoS2変異体を0.2μg、それぞれ含むように調製した。これらを30℃にて反応させ、経時的にサンプリングした。酵素反応は、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することにより停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色し、抗体のH鎖に着目して転移産物の有無を確認した。 The enzyme reaction solution for the transglycosylation reaction was prepared so that 2.5 μL of 50 mM Tris-HCl (pH 7.0) contained 10 μg of HerC acceptor, 6 mM of A2-oxazoline, and 0.2 μg of EndoS2 mutant. did. These were reacted at 30° C. and sampled over time. The enzymatic reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After completion of electrophoresis, the cells were stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries), and the presence or absence of transfer products was confirmed by focusing on the H chain of the antibody.

図10には、各EndoS2変異体の糖鎖転移活性測定の結果を示す。図10中の横軸の数字は、酵素反応を開始してからの時間を示す(単位:時)。図10中のバンドは抗体H鎖であり、矢印で示す高分子側にシフトしたバンドは糖鎖転移がなされた抗体H鎖である。この結果から、各変異体は3つのグループに大別される。すなわち、丸数字1は、糖鎖転移活性が高く、かつ糖鎖切断活性が抑制されている変異体のグループ(D182C、D182H、D182L、D182M、D182N、D182Q、D182S、D182T、D182V)、丸数字2は、糖鎖切断活性が残存している変異体のグループ(長時間反応で糖鎖転移産物の糖鎖が切断される。D182A、D182E、D182G、D182Iおよび野生型EndoS2)、丸数字3は糖鎖転移活性の低い変異体のグループ(D182F、D182K、D182P、D182R、D182W、D182Y)である。このうち、糖鎖転移活性の低い丸数字3のグループは、D182をLysやArgといった塩基性アミノ酸、またはPhe,Trp,Tyrといった芳香環をもつアミノ酸やProに置換した変異体で構成されていた。 FIG. 10 shows the results of measuring the transglycosylation activity of each EndoS2 mutant. The number on the horizontal axis in FIG. 10 indicates the time from the start of the enzymatic reaction (unit: hour). The band in FIG. 10 is the antibody H chain, and the band shifted to the polymer side shown by the arrow is the antibody H chain to which sugar chain transfer has been performed. From this result, each mutant is roughly classified into three groups. That is, the circled number 1 is a group of mutants (D182C, D182H, D182L, D182M, D182N, D182Q, D182S, D182T, D182V) having a high transglycosylation activity and suppressed glycosylation activity, and a circled number. 2 is a group of mutants in which the sugar chain-cleaving activity remains (the sugar chain of the transglycosylation product is cleaved by a long-term reaction. D182A, D182E, D182G, D182I and wild-type EndoS2), and the circled number 3 is This is a group of mutants having low transglycosylation activity (D182F, D182K, D182P, D182R, D182W, D182Y). Among them, the group of circled number 3 having a low transglycosylation activity was composed of a mutant in which D182 was replaced with a basic amino acid such as Lys or Arg, or an amino acid having an aromatic ring such as Phe, Trp, or Tyr, or Pro. ..

つぎに、各変異体の糖鎖切断活性を調べた。反応条件は、10μLの緩衝液中(50mMクエン酸緩衝液(pH6.0)、50mM Tris−HCl(pH7.0)、またはPBS)に、1μgのヒト血清由来IgGと、0.2μgのEndoS2変異体を加え、30℃で15時間反応させた。その後、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することによって酵素反応を停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色した。 Next, the sugar chain-cleaving activity of each mutant was examined. The reaction conditions were as follows: 1 μg of human serum-derived IgG and 0.2 μg of EndoS2 mutation in 10 μL of buffer (50 mM citrate buffer (pH 6.0), 50 mM Tris-HCl (pH 7.0), or PBS). The body was added and reacted at 30° C. for 15 hours. Then, the enzyme reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After the electrophoresis, it was stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries).

図11にその結果を示す。図11中のバンドは抗体H鎖であり、hIgGの表示のあるレーンのバンドの位置は糖鎖が結合した状態のもの、PNGaseFの表示のあるレーンのバンドの位置は糖鎖が切断された状態のものである。丸数字1〜3は図10のグループ分けに準ずる。この場合、丸数字3のグループの変異体には糖鎖切断活性がなかった。また丸数字1、2のグループの変異体の多くは、15時間反応では糖鎖切断活性を示したが、反応条件によっては糖鎖切断活性が抑制されているものもあった(D182H、D182L、D182M、D182Q、D182A)。すなわち、糖鎖転移活性が高い変異体を用い、糖鎖切断活性が抑制される反応条件で糖鎖転移反応を行えば、従来よりも効率の良い糖鎖転移反応が行えるといえる。 The result is shown in FIG. The band in FIG. 11 is the antibody H chain, the position of the band in the lane with hIgG is in the state where the sugar chain is bound, and the position of the band in the lane with the PNGaseF is in the state where the sugar chain is cleaved. belongs to. Circled numbers 1 to 3 are based on the grouping of FIG. In this case, the mutant in the group of circled number 3 had no sugar chain-breaking activity. Most of the mutants in the groups of circled numbers 1 and 2 showed sugar chain-cleaving activity in the 15-hour reaction, but the sugar chain-cleaving activity was suppressed depending on the reaction conditions (D182H, D182L, D182M, D182Q, D182A). That is, it can be said that a more efficient glycosyl transfer reaction can be performed than before by using a mutant having a high transglycosylation activity and performing the transglycosylation reaction under a reaction condition that suppresses the glycosylation activity.

<実施例5>
EndoS2欠失変異体の解析
EndoSの結晶構造が報告されており(非特許文献8参照)、それによるとEndoS(全長995アミノ酸)のアミノ酸番号1〜36はシグナルペプチド(SP)、アミノ酸番号37〜97はputative coiled coil領域(CC)、アミノ酸番号98〜445は触媒ドメイン(Catalytic D)、アミノ酸番号446〜631はロイシンリッチリピートドメイン(LRR)、アミノ酸番号632〜764はhybrid Igドメイン(Hybrid Ig D)、アミノ酸番号765〜923はcarbohydrate−binding module(CBM)、アミノ酸番号924〜995はthree−helix bundleドメイン(3H)となっている(図12)。
<Example 5>
Analysis of EndoS2 Deletion Mutant A crystal structure of EndoS has been reported (see Non-Patent Document 8), and amino acid numbers 1 to 36 of EndoS (full length 995 amino acids) are signal peptides (SP), amino acid numbers 37 to. 97 is a putative coiled coil region (CC), amino acid numbers 98 to 445 are catalytic domains (Catalytic D), amino acid numbers 446 to 631 are leucine rich repeat domains (LRR), and amino acid numbers 632 to 764 are hybrid Ig domains (Hybrid Ig D). ), amino acid numbers 765 to 923 are carbohydrate-binding modules (CBM), and amino acid numbers 924 to 995 are three-helix bundle domains (3H) (FIG. 12).

アミノ酸配列の相同性からEndoS2(全長843アミノ酸)のドメイン構造を類推すると、アミノ酸番号1〜36はシグナルペプチド、putative coiled coil領域に相当する部分は欠失しており、アミノ酸番号37〜384が触媒ドメイン、アミノ酸番号385〜547はLRR、アミノ酸番号548〜677はhybrid Igドメイン、アミノ酸番号678〜843はCBMで、three−helix bundleドメインに相当する部分は欠失している(図12)。このようなドメイン構造を欠失させた場合、酵素活性にどのような影響があらわれるのかを調べてみた。 By analogy with the homology of the amino acid sequence of the domain structure of EndoS2 (full length 843 amino acids), amino acid numbers 1 to 36 were deleted from the signal peptide, and the portion corresponding to the putative coiled coil region was deleted, and amino acid numbers 37 to 384 were catalytic. Domains, amino acids Nos. 385 to 547 are LRRs, amino acids Nos. 548 to 677 are hybrid Ig domains, amino acids Nos. 678 to 843 are CBM, and a part corresponding to the three-helix bundle domain is deleted (FIG. 12). We investigated how the enzyme activity would be affected if such a domain structure was deleted.

EndoS2欠失変異体としては、CBMを欠失させたEndoS2 Δ(679−843)、Hybrid IgドメインとCBMを欠失させたEndoS2 Δ(548−843)、およびLRR、Hybrid Igドメイン、CBMを欠失させたEndoS2 Δ(386−843)を構築した(図13)。EndoS2 Δ(679−843)をコードするDNAは、EndoS2全長をコードするDNAを鋳型として、プライマーNG1370+、NG1560−(配列表配列番号5、65)とKAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS)を用いてPCR増幅を行って合成し、ここで増幅したDNAをpBluescript II SK+ベクター(Stratagene)のEcoRVサイトにクローニングした。これよりBamHI、XhoIで切り出したDNA断片をpGEX−6P−1(GEヘルスケア)のBamHI−XhoIサイトに挿入したものを、EndoS2 Δ(679−843)の発現ベクターとした。 As the EndoS2 deletion mutant, CBM-deleted EndoS2 Δ (679-843), Hybrid Ig domain and CBM-deleted EndoS2 Δ (548-843), and LRR, Hybrid Ig domain, and CBM are deleted. The missing EndoS2 Δ(386-843) was constructed (FIG. 13). The DNA encoding EndoS2Δ(679-843) was subjected to PCR using primers NG1370+, NG1560− (SEQ ID NOS: 5 and 65 in Sequence Listing) and KAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS) using the DNA encoding the full-length EndoS2 as a template. After amplification and synthesis, the amplified DNA was cloned into the EcoRV site of pBluescript II SK+ vector (Stratagene). From this, a DNA fragment cut out with BamHI and XhoI was inserted into the BamHI-XhoI site of pGEX-6P-1 (GE Healthcare) to give an EndoS2Δ(679-843) expression vector.

EndoS2 Δ(548−843)をコードするDNAは、EndoS2全長をコードするDNAを鋳型として、プライマーNG1370+、NG1559−(配列表配列番号5、66)とKAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS)を用いてPCR増幅を行って合成し、ここで増幅したDNAをpBluescript II SK+ベクター(Stratagene)のEcoRVサイトにクローニングした。これよりBamHI、XhoIで切り出したDNA断片をpGEX−6P−1(GEヘルスケア)のBamHI−XhoIサイトに挿入したものを、EndoS2 Δ(548−843)の発現ベクターとした。 DNA encoding EndoS2Δ(548-843) was subjected to PCR using primers NG1370+, NG1559− (SEQ ID NO: 5, 66 in the sequence listing) and KAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS), using the DNA encoding the full-length EndoS2 as a template. After amplification and synthesis, the amplified DNA was cloned into the EcoRV site of pBluescript II SK+ vector (Stratagene). From this, a DNA fragment cut out with BamHI and XhoI was inserted into the BamHI-XhoI site of pGEX-6P-1 (GE Healthcare) to obtain an EndoS2Δ(548-843) expression vector.

EndoS2 Δ(386−843)をコードするDNAは、EndoS2全長をコードするDNAを鋳型として、プライマーNG1370+、NG1558−(配列表配列番号5、67)とKAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS)を用いてPCR増幅を行って合成し、ここで増幅したDNAをpBluescript II SK+ベクター(Stratagene)のEcoRVサイトにクローニングした。これよりBamHI、XhoIで切り出したDNA断片をpGEX−6P−1(GEヘルスケア)のBamHI−XhoIサイトに挿入したものを、EndoS2 Δ(386−843)の発現ベクターとした。 The DNA encoding EndoS2Δ(386-843) was subjected to PCR using primers NG1370+, NG1558− (SEQ ID NOs: 5 and 67 in Sequence Listing) and KAPA HiFi HotStart ReadyMix (KAPA BIOSYSTEMS) using the DNA encoding the full-length EndoS2 as a template. After amplification and synthesis, the amplified DNA was cloned into the EcoRV site of pBluescript II SK+ vector (Stratagene). From this, a DNA fragment cut out with BamHI and XhoI was inserted into the BamHI-XhoI site of pGEX-6P-1 (GE Healthcare) to give an EndoS2Δ(386-843) expression vector.

また、各EndoS2欠失変異体に対応するグライコシンターゼも構築した。この場合は、EndoS2 D182QをコードするDNAを鋳型として、上記と同様にしてPCR増幅を行い、EndoS2 D182Q Δ(679−843)、EndoS2 D182Q Δ(548−843)、EndoS2 D182Q Δ(386−843)の各発現ベクターを作製した。
このようにして作製した各発現ベクターを用いて大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、前述した方法と同様にして各欠失変異体の発現と精製を行って、酵素溶液を調製した。
In addition, a glycosynthase corresponding to each EndoS2 deletion mutant was also constructed. In this case, PCR amplification was carried out in the same manner as above using the DNA encoding EndoS2 D182Q as a template, and EndoS2 D182Q Δ(679-843), EndoS2 D182Q Δ(548-843), EndoS2 D182Q Δ(386-843). Each expression vector of was prepared.
Escherichia coli BL21(DE3) strain was transformed with each of the expression vectors thus prepared, and each deletion mutant was expressed and purified in the same manner as described above to prepare an enzyme solution.

上記により得た各EndoS2欠失変異体の酵素溶液を用いて、ヒト血清由来IgG(hIgG)、ヒト血漿由来α1−acid glycoprotein(α1−AGP)、およびウシ膵臓由来ribonuclease B(RNase B)の各糖タンパク質糖鎖の切断実験を行った。酵素反応液は、50mMクエン酸緩衝液(pH6.0)、10μL中に基質糖タンパク質を1μg、EndoS2欠失変異体を0.2μg、それぞれ加え、30℃で20時間反応させた。また、対照として、Peptide:N−Glycosidase F(PNGase F、タカラバイオ)による反応も行った。その後、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することによって酵素反応を停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色した。 Using the enzyme solution of each EndoS2 deletion mutant obtained above, each of human serum-derived IgG (hIgG), human plasma-derived α1-acid glycoprotein (α1-AGP), and bovine pancreas-derived ribonuclease B (RNase B) was used. Experiments for cutting glycoprotein sugar chains were performed. As the enzyme reaction solution, 1 μg of the substrate glycoprotein and 0.2 μg of the EndoS2 deletion mutant were added to 10 μL of 50 mM citrate buffer (pH 6.0), and the mixture was reacted at 30° C. for 20 hours. As a control, a reaction with Peptide:N-Glycosidase F (PNGase F, Takara Bio) was also performed. Then, the enzyme reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After the electrophoresis, it was stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries).

図13にその結果を示す。EndoS2欠失変異体のうち、EndoS2 Δ(679−843)とEndoS2 Δ(548−843)は、野生型EndoS2と同様に、hIgGとα1−AGPの糖鎖を切断する活性を有していた。矢印で示すバンドは、糖鎖が切断された基質タンパク質である。α1−AGPの場合、PNGase Fによる消化のときとくらべると、EndoS2、EndoS2 Δ(679−843)、およびEndoS2 Δ(548−843)による消化では、一部の糖鎖しか切断されなかった。また、EndoS2と異なり、EndoSはα1−AGPの糖鎖を切断しなかった。EndoS2 Δ(386−843)はhIgG、α1−AGPの糖鎖を切断しなかったことから、EndoS2には糖鎖切断活性を発揮する上でLRRの全領域、あるいは一部の領域が必要であるといえる。なお、これらの欠失変異体は、もともとEndoS2の基質ではないRNase Bの糖鎖は切断しなかった。 The result is shown in FIG. Among the EndoS2 deletion mutants, EndoS2Δ(679-843) and EndoS2Δ(548-843) had the activity of cleaving the hIgG and α1-AGP sugar chains, as in the case of wild-type EndoS2. The band indicated by the arrow is the substrate protein in which the sugar chain has been cleaved. In the case of α1-AGP, digestion with EndoS2, EndoS2Δ(679-843), and EndoS2Δ(548-843) resulted in only partial cleavage of the sugar chain, as compared with digestion with PNGase F. Moreover, unlike EndoS2, EndoS did not cleave the α1-AGP sugar chain. Since EndoS2 Δ(386-843) did not cleave the sugar chains of hIgG and α1-AGP, EndoS2 requires the entire LRR region or a part of the region to exert the sugar chain-cleaving activity. Can be said. Note that these deletion mutants did not cleave the sugar chain of RNase B, which is not a substrate of EndoS2 originally.

つぎに、EndoS2 D182Qの欠失変異体の糖鎖転移活性について調べた。糖鎖転移反応の酵素反応液は、2.5μLの50mM Tris−HCl(pH7.0)中に、HerCアクセプターを10μg、A2−オキサゾリンを6mM、EndoS2 D182Qの欠失変異体を0.2μg、それぞれ含むように調製した。これらを30℃にて反応させ、経時的にサンプリングした。酵素反応は、SDS−PAGE用のサンプルバッファーを添加することにより停止させた。このサンプル溶液を煮沸処理後、SDS−PAGEに供した。泳動終了後、Quick−CBB(和光純薬)により染色し、抗体のH鎖に着目して転移産物の有無を確認した。 Next, the transglycosylation activity of the deletion mutant of EndoS2 D182Q was examined. The enzyme reaction solution for the glycosyl transfer reaction was 2.5 μL of 50 mM Tris-HCl (pH 7.0) containing 10 μg of HerC acceptor, 6 mM of A2-oxazoline, and 0.2 μg of a deletion mutant of EndoS2 D182Q, respectively. It was prepared to contain. These were reacted at 30° C. and sampled over time. The enzymatic reaction was stopped by adding the sample buffer for SDS-PAGE. This sample solution was boiled and then subjected to SDS-PAGE. After completion of electrophoresis, the cells were stained with Quick-CBB (Wako Pure Chemical Industries), and the presence or absence of transfer products was confirmed by focusing on the H chain of the antibody.

図14には、EndoS2 D182Qの各欠失変異体の糖鎖転移活性測定の結果を示す。図14中の横軸の数字は、酵素反応を開始してからの時間を示す(単位:時)。図14中のバンドは抗体H鎖であり、EndoS2 D182Qのカラムで見られる、反応時間の経過とともに高分子側にシフトしたバンドは糖鎖転移がなされた抗体H鎖である。EndoS2 D182Q Δ(679−843)、EndoS2 D182Q Δ(548−843)、EndoS2 D182Q Δ(386−843)の各カラムにおいても、反応時間の経過とともに高分子側にシフトしたバンドが少量、検出された。しかし、酵素なし(No enzyme)のカラムにおいても、3および5時間経過時に高分子側にシフトしたバンドが少量、検出されていた。これはA2−オキサゾリンが非特異的に抗体H鎖に結合したものと考えられる。現時点では、EndoS2 D182Q Δ(679−843)、EndoS2 D182Q Δ(548−843)、EndoS2 D182Q Δ(386−843)の各カラムにおいて検出される高分子側にシフトしたバンドが、転移産物なのか、非特異的な反応産物なのかは不明であるが、EndoS2 D182QをC末端側からドメインごとに欠失させていくと、その糖鎖転移活性は著しく低下するといえる。このことは、欠失変異体型のグライコシンターゼを構築する上で注意しなければならないことである。 FIG. 14 shows the results of measuring the transglycosylation activity of each deletion mutant of EndoS2 D182Q. The number on the horizontal axis in FIG. 14 indicates the time from the start of the enzymatic reaction (unit: hour). The band in FIG. 14 is the antibody H chain, and the band seen on the column of EndoS2 D182Q, which shifts to the high molecular side with the elapse of the reaction time, is the antibody H chain to which the sugar chain has been transferred. Also in each column of EndoS2 D182Q Δ(679-843), EndoS2 D182Q Δ(548-843), and EndoS2 D182Q Δ(386-843), a small amount of the band shifted to the polymer side was detected as the reaction time passed. .. However, even in the column without enzyme (No enzyme), a small amount of the band shifted to the polymer side was detected after 3 and 5 hours. It is considered that this is because A2-oxazoline was nonspecifically bound to the antibody H chain. At the present time, is the band shifted to the polymer side detected in each column of EndoS2 D182Q Δ(679-843), EndoS2 D182Q Δ(548-843) and EndoS2 D182Q Δ(386-843) a transfer product? Although it is unclear whether it is a non-specific reaction product, it can be said that when EndoS2 D182Q is deleted domain by domain from the C-terminal side, its transglycosylation activity is remarkably reduced. This is something to be careful of in constructing a deletion mutant type glycosynthase.

以上のように、本発明のグライコシンターゼは、従来のグライコシンターゼであるEndoS D233Q変異体にくらべて、より広いpH領域で、より高い糖鎖転移活性を示す酵素であることが示された。また基質特異性に関しても、EndoS D233Q変異体にはない高マンノース型糖鎖の転移活性を有していた。実施例でオキサゾリン糖鎖をドナー基質としたときに効率よく糖鎖転移反応が確認されたので、オキサゾリン糖鎖以外の各種糖鎖をドナー基質として使用したときも同様の効果が得られる。このようなグライコシンターゼを糖タンパク質糖鎖の糖鎖リモデリングに用いれば、活性が高いため、オキサゾリン糖鎖を含む各種糖鎖をドナー基質とした糖鎖転移反応が効率よく進む。 As described above, the glycosynthase of the present invention was shown to be an enzyme exhibiting a higher transglycosylation activity in a wider pH range than the conventional glycosynthase EndoS D233Q mutant. Regarding the substrate specificity, it also had a high mannose-type sugar chain transfer activity that was not found in the EndoS D233Q mutant. Since the transglycosylation reaction was efficiently confirmed when the oxazoline sugar chain was used as the donor substrate in the examples, the same effect can be obtained when various sugar chains other than the oxazoline sugar chain are used as the donor substrate. When such glycosynthase is used for sugar chain remodeling of sugar chains of glycoproteins, the sugar chain transfer reaction using various sugar chains including an oxazoline sugar chain as a donor substrate proceeds efficiently because of high activity.

本発明のグライコシンターゼは、不均一な構造をもつ糖鎖が結合した抗体などの糖タンパク質から、均一な構造をもつ糖鎖が結合した糖タンパク質を製造するのに有用であり、これによって該糖タンパク質の機能や安定性の向上、品質の維持などがはかれる可能性がある。また、特定の糖鎖構造をもつことで高機能性を発揮するような糖タンパク質を製造するのに有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The glycosynthase of the present invention is useful for producing a glycoprotein to which a sugar chain having a uniform structure is bound from a glycoprotein such as an antibody to which a sugar chain having a heterogeneous structure is bound. There is a possibility that the function and stability of proteins will be improved and the quality will be maintained. In addition, it is useful for producing a glycoprotein that exhibits high functionality by having a specific sugar chain structure.

Claims (8)

下記のいずれかのアミノ酸配列を有するグライコシンターゼ。
(1)配列表の配列番号1または3に記載されるアミノ酸配列;または
(2)配列表の配列番号1または3に記載されるアミノ酸配列において1から20個のアミノ酸の欠失、置換および/または付加を有するアミノ酸配列を有し、抗体糖鎖のリモデリングに使用できるグライコシンターゼ活性を有するアミノ酸配列:
A glycosynthase having any of the following amino acid sequences.
(1) the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 or 3 of the sequence listing; or (2) the deletion, substitution and/or deletion of 1 to 20 amino acids in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 or 3 of the sequence listing. Alternatively, an amino acid sequence having an addition and an amino acid sequence having a glycosynthase activity that can be used for remodeling of an antibody sugar chain:
請求項に記載のグライコシンターゼのアミノ酸配列をコードすることを特徴とするグライコシンターゼ遺伝子。 A glycosynthase gene, which encodes the amino acid sequence of the glycosynthase according to claim 1 . 下記のいずれかの塩基配列を有する請求項に記載のグライコシンターゼ遺伝子。
(1)配列表の配列番号2に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列;
(2)配列表の配列番号2に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換および/または付加を有する塩基配列を有し、グライコシンターゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列:
(3)配列表の配列番号4に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列;
(4)配列表の配列番号4に記載の塩基配列中の塩基番号1から2532で特定される塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換および/または付加を有する塩基配列を有し、グライコシンターゼ活性を有するタンパク質をコードする塩基配列:
The glycosynthase gene according to claim 2 , which has any of the following nucleotide sequences.
(1) a nucleotide sequence specified by nucleotide numbers 1 to 2532 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;
(2) has a base sequence having deletions, substitutions and/or additions of 1 to several bases in the base sequence specified by base numbers 1 to 2532 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 of the sequence listing , A nucleotide sequence encoding a protein having glycosynthase activity:
(3) the nucleotide sequence specified by nucleotide numbers 1 to 2532 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing;
(4) having a base sequence having deletions, substitutions and/or additions of 1 to several bases in the base sequence specified by base numbers 1 to 2532 in the base sequence described in SEQ ID NO: 4 of the sequence listing , A nucleotide sequence encoding a protein having glycosynthase activity:
請求項または請求項3に記載のグライコシンターゼ遺伝子を含むことを特徴とする組換えベクター。 A recombinant vector comprising the glycosynthase gene according to claim 2 or 3 . 発現ベクターである、請求項に記載の組換えベクター。 The recombinant vector according to claim 4 , which is an expression vector. 請求項または請求項に記載の組換えベクターにより形質転換されたことを特徴とする形質転換体。 A transformant transformed with the recombinant vector according to claim 4 or 5 . 請求項に記載の形質転換体を培養し、該培養物からグライコシンターゼを採取することを特徴とするグライコシンターゼの製造方法。 A method for producing glycosynthase, which comprises culturing the transformant according to claim 6 and collecting the glycosynthase from the culture. 請求項1に記載のグライコシンターゼを用い、一方または両方のH鎖に糖鎖成分としてフコースがα1,6−結合したN−アセチルグルコサミンのみが、「抗体のFc領域に存在する糖鎖付加部位」に結合した抗体をアクセプター基質とし、高マンノース型糖鎖をドナー基質として、ドナー基質由来の高マンノース型糖鎖をアクセプター基質に糖鎖転移する反応工程を含む、1本または2本のコアフコースが付加した高マンノース型糖鎖をもつことを特徴とする抗体の製造方法。
Using the glycosynthase according to claim 1, only N-acetylglucosamine having α1,6-bonded fucose as a sugar chain component to one or both H chains is “a sugar chain addition site present in the Fc region of an antibody”. One or two core fucose is added, which includes a reaction step in which the antibody bound to is the acceptor substrate, the high-mannose type sugar chain is the donor substrate, and the high-mannose type sugar chain derived from the donor substrate is transferred to the acceptor substrate. Having a high mannose type sugar chain described above.
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