JP7464931B2 - Novel mucin-type glycoprotein and its use - Google Patents
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Description
本発明は、硫酸基の含有量が大きいという新規な成分ないし構造を有するムチン型糖タンパク質およびその用途に関する。 The present invention relates to a mucin-type glycoprotein having a novel component or structure with a high content of sulfate groups, and its use.
ムチンは、動植物の粘液などに見られる粘性物質をいい、分子量100万~1000万の、糖含有量の高い糖タンパク質を主成分としている。この糖タンパク質の糖鎖の大部分は、コアタンパク質中のセリンまたはスレオニンの水酸基と糖鎖の還元末端に位置する糖(N-アセチルガラクトサミンである場合が多い)とがO-グリコシド結合を介して結合してなる比較的短い糖鎖であり、係る糖鎖は「ムチン型糖鎖」と呼ばれている(以下、ムチン型糖鎖を有する糖タンパク質をムチン型糖タンパク質という)。Mucin is a viscous substance found in the mucus of animals and plants, and its main component is a glycoprotein with a molecular weight of 1 to 10 million and a high sugar content. Most of the glycans of this glycoprotein are relatively short glycans formed by O-glycosidic bonds between the hydroxyl group of serine or threonine in the core protein and the sugar (often N-acetylgalactosamine) located at the reducing end of the glycan, and such glycans are called "mucin-type glycans" (hereinafter, glycoproteins with mucin-type glycans are referred to as mucin-type glycoproteins).
ムチンは、粘膜上皮の保護や保湿、抗菌、潤滑等、種々の生理作用を有することが報告されており、動植物から抽出精製したムチンあるいはムチン型糖タンパク質が、健康食品や医薬品として利用されている。例えば、特許文献1には、特定のアミノ酸配列からなる繰り返し構造に糖鎖が結合していることを特徴とする新規ムチン型糖タンパク質と、これを健康増進、薬剤投与、疾患の治療もしくは予防等に用いることとが開示されている(請求項1、請求項14)。また、特許文献2には、エイの皮や体表粘性物から採取されるムチンを有効成分とする、抗原特異的T細胞の増殖促進剤が開示されている(請求項1)。Mucin has been reported to have various physiological functions such as protecting mucosal epithelium, moisturizing, antibacterial, and lubricating properties, and mucin or mucin-type glycoproteins extracted and purified from animals and plants are used as health foods and medicines. For example, Patent Document 1 discloses a novel mucin-type glycoprotein characterized by a glycan bonded to a repeating structure consisting of a specific amino acid sequence, and its use for health promotion, drug administration, treatment or prevention of diseases, etc. (Claim 1, Claim 14).
しかしながら、ムチン型糖タンパク質は、特にその糖鎖において、多種多様な成分ないし構造を採りうる。そのため、上記特許文献を鑑みても、有用な用途を提供しうる、新規な成分ないし構造を有するムチン型糖タンパク質の提供は未だ十分になされているとはいえない。本発明は係る課題を解決するために成されたものであって、新規な成分ないし構造を有するムチン型糖タンパク質およびその用途を提供することを目的とする。However, mucin-type glycoproteins can have a wide variety of components or structures, particularly in their glycans. Therefore, even in light of the above patent documents, it cannot be said that there has yet been a sufficient provision of mucin-type glycoproteins having novel components or structures that can provide useful applications. The present invention has been made to solve such problems, and aims to provide mucin-type glycoproteins having novel components or structures and applications thereof.
本発明者らは、鋭意研究の結果、エイから、硫酸基やシアル酸の含有量が大きく、特有の成分ないし構造を有する新規なムチン型糖タンパク質を単離・精製することに成功した。また、硫酸基の含有量が大きいムチン型糖タンパク質が、腸内のアッカーマンシア属細菌およびバクテロイデス属細菌の菌数を顕著に増加させることを見出した。さらに、ムチン型糖タンパク質において、スレオニンの含有割合が高いものが、よりアッカーマンシア属細菌の菌数増加作用を増強できることを見出した。 As a result of intensive research, the present inventors have succeeded in isolating and purifying a novel mucin-type glycoprotein from stingrays that has a high content of sulfate groups and sialic acid and has unique components or structures. They have also found that mucin-type glycoproteins with a high content of sulfate groups significantly increase the number of Akkermansia and Bacteroides bacteria in the intestine. They have further found that mucin-type glycoproteins with a high content of threonine can further enhance the effect of increasing the number of Akkermansia bacteria.
ここで、下記非特許文献1~3では、アッカーマンシア属細菌であるアッカーマンシア ムシニフィラは、当該細菌を投与することにより、マウスで、肥満の進行を抑制することや、脂肪塊の発達、インスリン抵抗性および脂質異常症を減少させること等が報告されている。
非特許文献1;Hubert P. et al., NATURE MEDICINE, Vol. 23, No. 1, January 2017, pp. 107-116
非特許文献2;Patrice D. Cani and Willem M. de Vos, Frontiers in Microbiology, Vol. 8, Art. 1765, 22 September 2017
非特許文献3;Amandine Everard et al, PNAS, Vol. 110, No. 22, May 28, 2013, pp. 9066-9071
Here, the following Non-Patent Documents 1 to 3 report that administration of Akkermansia muciniphila, a bacterium of the genus Akkermansia, inhibits the progression of obesity in mice and reduces the development of fat mass, insulin resistance, and dyslipidemia.
Non-Patent Document 1: Hubert P. et al., NATURE MEDICINE, Vol. 23, No. 1, January 2017, pp. 107-116
Non-Patent Document 2: Patrice D. Cani and Willem M. de Vos, Frontiers in Microbiology, Vol. 8, Art. 1765, 22 September 2017
Non-Patent Document 3: Amandine Everard et al., PNAS, Vol. 110, No. 22, May 28, 2013, pp. 9066-9071
また、非特許文献4では、バクテロイデス属細菌であるバクテロイデス テタイオタオミクロンもまた、体重減少後にその菌数が増加していることや、ラクチトールやポリデキストロースなどのプレバイオティクスと共投与することにより体重減少や血中の中性脂肪が減少することが報告されている。
非特許文献4;Kaisa Olli et al, Frontiers in Nutrition, Vol. 3, Art. 15, 08 June 2016
In addition, Non-Patent
Non-Patent Document 4: Kaisa Olli et al., Frontiers in Nutrition, Vol. 3, Art. 15, 08 June 2016
すなわち、本発明に係る新規ムチン型糖タンパク質をヒトや動物に摂取させて、その生体におけるアッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数を増加させることにより、肥満や2型糖尿病、脂質異常症を予防ないし治療できると考えられる。そこで、これらの知見に基づいて、下記の各発明を完成した。In other words, it is believed that obesity,
(1)硫酸基およびシアル酸を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上であり、前記シアル酸の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.1モル以上である、前記ムチン型糖タンパク質。 (1) A mucin-type glycoprotein containing sulfate groups and sialic acid, wherein the content of the sulfate groups is 0.07 moles or more per mole of sugar O-glycosidically bonded to the core protein, and the content of the sialic acid is 0.1 moles or more per mole of sugar O-glycosidically bonded to the core protein.
(2)トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である、(1)に記載のムチン型糖タンパク質。 (2) A mucin-type glycoprotein described in (1), in which the mass percentage of threonine in the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine is 15% or more.
(3)エイの皮および/または体表粘性物から採取される、(1)または(2)に記載のムチン型糖タンパク質。 (3) A mucin-type glycoprotein described in (1) or (2) obtained from the skin and/or surface mucus of a ray.
(4)(1)から(3)のいずれかに記載のムチン型糖タンパク質を有効成分とする、アッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数増加剤。 (4) An agent for increasing the bacterial count of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria, which contains a mucin-type glycoprotein described in any of (1) to (3) as an active ingredient.
(5)下記のムチン型糖タンパク質を有効成分とする、アッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数増加剤;
硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、前記ムチン型糖タンパク質。
(5) An agent for increasing the number of bacteria of the genus Akkermansia and/or the genus Bacteroides, comprising the following mucin-type glycoprotein as an active ingredient:
A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, wherein the content of the sulfate group is 0.07 mol or more per mol of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond.
(6)アッカーマンシア属細菌の菌数増加剤であって、前記ムチン型糖タンパク質において、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である、(5)に記載の菌数増加剤。 (6) A bacterial count increaser for Akkermansia bacteria, wherein in the mucin-type glycoprotein, the mass percentage of threonine in the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine is 15% or more.
(7)前記ムチン型糖タンパク質が、エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである、(5)または(6)に記載の菌数増加剤。(7) A bacterial count increasing agent described in (5) or (6), in which the mucin-type glycoprotein is collected from the skin and/or body surface mucus of a ray.
(8)肥満、2型糖尿病および脂質異常症からなる群から選択される1以上の疾患の予防または治療に用いられることを特徴とする、(4)から(7)のいずれかに記載の菌数増加剤。
(8) A bacterial count increasing agent described in any of (4) to (7), characterized in that it is used for the prevention or treatment of one or more diseases selected from the group consisting of obesity,
(9)(1)から(3)のいずれかに記載のムチン型糖タンパク質を有効成分とする、アッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数増加用食品組成物。 (9) A food composition for increasing the bacterial count of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria, which contains as an active ingredient a mucin-type glycoprotein described in any one of (1) to (3).
(10)下記のムチン型糖タンパク質を有効成分とする、アッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数増加用食品組成物;
硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、前記ムチン型糖タンパク質。
(10) A food composition for increasing the bacterial count of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria, comprising the following mucin-type glycoprotein as an active ingredient:
A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, wherein the content of the sulfate group is 0.07 mol or more per mol of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond.
(11)アッカーマンシア属細菌の菌数増加用食品組成物であって、前記ムチン型糖タンパク質において、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除いたアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である、(10)に記載の菌数増加用食品組成物。 (11) A food composition for increasing the number of Akkermansia bacteria, wherein in the mucin-type glycoprotein, the mass percentage of threonine in the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine is 15% or more.
(12)前記ムチン型糖タンパク質が、エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである、(10)または(11)に記載の菌数増加用食品組成物。(12) A food composition for increasing the number of bacteria described in (10) or (11), wherein the mucin-type glycoprotein is collected from the skin and/or surface mucus of a ray.
(13)肥満、2型糖尿病および脂質異常症からなる群から選択される1以上の疾患の予防または治療に用いられることを特徴とする、(9)から(12)のいずれかに記載の菌数増加用食品組成物。
(13) A food composition for increasing bacterial count described in any of (9) to (12), characterized in that it is used for the prevention or treatment of one or more diseases selected from the group consisting of obesity,
(14)下記のムチン型糖タンパク質を有効成分とする、肥満、2型糖尿病および脂質異常症からなる群から選択される1以上の疾患の予防または治療剤;
硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、前記ムチン型糖タンパク質。
(14) An agent for preventing or treating one or more diseases selected from the group consisting of obesity,
A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, wherein the content of the sulfate group is 0.07 mol or more per mol of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond.
(15)前記ムチン型糖タンパク質が、さらにシアル酸を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記シアル酸の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.1モル以上である、(14)に記載の予防または治療剤。(15) A preventive or therapeutic agent described in (14), wherein the mucin-type glycoprotein further contains sialic acid, and the content of the sialic acid is 0.1 moles or more per mole of sugar O-glycosidically bonded to the core protein.
(16)前記ムチン型糖タンパク質が、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である、(14)または(15)に記載の予防または治療剤。(16) A preventive or therapeutic agent described in (14) or (15), in which the mucin-type glycoprotein has a mass percentage of threonine of 15% or more of the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine.
(17)前記ムチン型糖タンパク質が、エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである、(14)~(16)のいずれかに記載の予防または治療剤。(17) A preventive or therapeutic agent described in any of (14) to (16), wherein the mucin-type glycoprotein is collected from the skin and/or body surface mucus of a ray.
(18)前記ムチン型糖タンパク質が、ヒトまたは動物の腸内におけるアッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数を増加させるものである、(14)~(17)のいずれかに記載の予防または治療剤。(18) A preventive or therapeutic agent described in any of (14) to (17), wherein the mucin-type glycoprotein increases the number of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria in the intestine of a human or animal.
(19)下記のムチン型糖タンパク質を有効成分とする、肥満、2型糖尿病および脂質異常症からなる群から選択される1以上の疾患の予防または治療用食品組成物;
硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、前記ムチン型糖タンパク質。
(19) A food composition for preventing or treating one or more diseases selected from the group consisting of obesity,
A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, wherein the content of the sulfate group is 0.07 mol or more per mol of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond.
(20)前記ムチン型糖タンパク質が、さらにシアル酸を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記シアル酸の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.1モル以上である、(19)に記載の予防または治療用食品組成物。(20) A preventive or therapeutic food composition described in (19), wherein the mucin-type glycoprotein further contains sialic acid, and the content of the sialic acid is 0.1 moles or more per mole of sugar O-glycosidically bonded to the core protein.
(21)前記ムチン型糖タンパク質が、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である、(19)または(20)に記載の予防または治療用食品組成物。(21) A preventive or therapeutic food composition described in (19) or (20), in which the mucin-type glycoprotein has a mass percentage of threonine of 15% or more of the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine.
(22)前記ムチン型糖タンパク質が、エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである、(19)~(21)のいずれかに記載の予防または治療用食品組成物。(22) A preventive or therapeutic food composition described in any of (19) to (21), wherein the mucin-type glycoprotein is collected from the skin and/or body surface mucus of a ray.
(23)前記ムチン型糖タンパク質が、ヒトまたは動物の腸内におけるアッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数を増加させるものである、(19)~(22)のいずれかに記載の予防または治療用食品組成物。(23) A preventive or therapeutic food composition described in any of (19) to (22), wherein the mucin-type glycoprotein increases the number of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria in the intestine of a human or animal.
(24) 下記(a)および(b)の工程を有する、肥満、2型糖尿病および脂質異常症からなる群から選択される1以上の疾患を予防または治療する方法;
(a)前記疾患を罹患している、または、罹患する可能性があるヒトもしくは動物に、下記のムチン型糖タンパク質を摂取させる工程;
硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、前記ムチン型糖タンパク質、
(b)前記ヒトまたは動物の腸内におけるアッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数を増加させて、前記疾患を予防または治療する工程。
(24) A method for preventing or treating one or more diseases selected from the group consisting of obesity,
(a) administering to a human or animal suffering from or likely to suffer from the disease a mucin-type glycoprotein as described below;
A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, the content of the sulfate group being 0.07 moles or more per mole of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond;
(b) increasing the number of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria in the intestine of the human or animal, thereby preventing or treating the disease.
(25)前記ムチン型糖タンパク質が、さらにシアル酸を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記シアル酸の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.1モル以上である、(24)に記載の方法。(25) The method described in (24), wherein the mucin-type glycoprotein further contains sialic acid, and the content of the sialic acid is 0.1 moles or more per mole of sugar O-glycosidically bonded to the core protein.
(26)前記ムチン型糖タンパク質が、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である、(24)に記載の方法。(26) The method described in (24), wherein the mucin-type glycoprotein has a mass percentage of threonine of 15% or more of the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine.
(27)前記ムチン型糖タンパク質が、エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである、(24)に記載の方法。(27) The method described in (24), wherein the mucin-type glycoprotein is collected from the skin and/or surface mucus of a ray.
(28)肥満、2型糖尿病および脂質異常症からなる群から選択される1以上の疾患の予防または治療用医薬品を製造するための、下記のムチン型糖タンパク質の使用;
硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、前記ムチン型糖タンパク質。
(28) Use of the following mucin-type glycoprotein for the manufacture of a pharmaceutical for the prevention or treatment of one or more diseases selected from the group consisting of obesity,
A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, wherein the content of the sulfate group is 0.07 mol or more per mol of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond.
(29)前記ムチン型糖タンパク質が、さらにシアル酸を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記シアル酸の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.1モル以上である、(28)に記載の使用。(29) The use described in (28), wherein the mucin-type glycoprotein further contains sialic acid, and the content of the sialic acid is 0.1 moles or more per mole of sugar O-glycosidically bonded to the core protein.
(30)前記ムチン型糖タンパク質が、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である、(28)または(29)に記載の使用。(30) The use described in (28) or (29), wherein the mucin-type glycoprotein has a mass percentage of threonine of 15% or more of the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine.
(31)前記ムチン型糖タンパク質が、エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである、(28)または(29)に記載の使用。(31) The use described in (28) or (29), wherein the mucin-type glycoprotein is collected from the skin and/or surface mucus of a ray.
(32)前記ムチン型糖タンパク質が、ヒトまたは動物の腸内におけるアッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数を増加させるものである、(28)または(29)に記載の使用。(32) The use described in (28) or (29), wherein the mucin-type glycoprotein increases the number of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria in the intestine of a human or animal.
本発明によれば、新規な成分ないし構造を有するムチン型糖タンパク質を得ることができる。また、本発明によれば、ヒトや動物の生体におけるアッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌の菌数を効果的に増加させ、もって肥満や2型糖尿病、脂質異常症等の疾患の予防や治療に寄与することができる。According to the present invention, it is possible to obtain a mucin-type glycoprotein having a novel component or structure. Furthermore, according to the present invention, it is possible to effectively increase the number of Akkermansia bacteria and/or Bacteroides bacteria in the living body of a human or animal, thereby contributing to the prevention and treatment of diseases such as obesity,
以下、本発明について詳細に説明する。本発明は下記〈1〉~〈7〉を提供する。
〈1〉ムチン型糖タンパク質。
〈2〉アッカーマンシア属細菌および/またはバクテロイデス属細菌(以下、まとめて「本細菌」という場合がある。)の菌数増加剤。
〈3〉本細菌の菌数増加用食品組成物。
〈4〉肥満、2型糖尿病および脂質異常症からなる群から選択される1以上の疾患(以下、「本疾患」という場合がある。)の予防または治療剤。
〈5〉本疾患の予防または治療用食品組成物。
〈6〉本疾患を予防または治療する方法。
〈7〉本疾患の予防または治療用医薬品を製造するためのムチン型糖タンパク質の使用。
The present invention provides the following items <1> to <7>.
<1> Mucin-type glycoprotein.
(2) An agent for increasing the number of bacteria of the genus Akkermansia and/or the genus Bacteroides (hereinafter, collectively referred to as "the bacteria").
<3> A food composition for increasing the bacterial count of this bacterium.
<4> A preventive or therapeutic agent for one or more diseases selected from the group consisting of obesity,
<5> A food composition for preventing or treating the disease.
<6> A method for preventing or treating the disease.
<7> Use of a mucin-type glycoprotein for the manufacture of a pharmaceutical for the prevention or treatment of this disease.
本発明において「ムチン型糖タンパク質」とは、上述のとおり、ムチン型糖鎖を有する糖タンパク質をいう。また、「ムチン型糖鎖」とは、コアタンパク質中のセリンまたはスレオニンの水酸基にO-グリコシド結合を介して結合してなる糖鎖をいう。ムチン型糖鎖の還元末端に位置する糖、すなわち、コアタンパク質のセリン残基またはスレオニン残基とO-グリコシド結合している糖は、多くの場合、N-アセチルガラクトサミンである。In the present invention, as described above, "mucin-type glycoprotein" refers to a glycoprotein having a mucin-type glycan. Furthermore, "mucin-type glycan" refers to a glycan that is bound to a hydroxyl group of serine or threonine in a core protein via an O-glycosidic bond. The sugar located at the reducing end of a mucin-type glycan, i.e., the sugar that is O-glycosidically bound to a serine or threonine residue in the core protein, is often N-acetylgalactosamine.
本発明に係るムチン型糖タンパク質は、硫酸基を高い割合で含有することを特徴としている。具体的には、O-グリコシド結合している糖1モルに対し、硫酸基を0.07モル以上という割合で含有している。硫酸基は、ムチン型糖鎖では非還元末端の糖残基に付加している場合が多いことから、本発明に係るムチン型糖タンパク質は、その糖鎖非還元末端の多くに硫酸基を有しているといえる。The mucin-type glycoprotein of the present invention is characterized by containing a high proportion of sulfate groups. Specifically, it contains 0.07 moles or more of sulfate groups per mole of O-glycosidically linked sugar. Since sulfate groups are often attached to sugar residues at the non-reducing end in mucin-type glycans, it can be said that the mucin-type glycoprotein of the present invention has sulfate groups at many of the non-reducing ends of its glycans.
本発明に係るムチン型糖タンパク質は、硫酸基に加えて、シアル酸を高い割合で含有するものであってもよい。具体的には、O-グリコシド結合している糖1モルに対し、シアル酸を0.1モル以上という割合で含有するものであってよい。シアル酸もまた、ムチン型糖鎖では非還元末端に位置している場合が多いことから、本発明に係るムチン型糖タンパク質は、その糖鎖非還元末端の多くにシアル酸を有するものであってよい。The mucin-type glycoprotein of the present invention may contain a high proportion of sialic acid in addition to sulfate groups. Specifically, it may contain 0.1 moles or more of sialic acid per mole of O-glycosidically linked sugar. Since sialic acid is also often located at the non-reducing end of mucin-type glycans, the mucin-type glycoprotein of the present invention may have sialic acid at many of the non-reducing ends of its glycans.
本発明に係るムチン型糖タンパク質において、スレオニンの含有割合あるいは質量百分率が所定の値以上の場合は、アッカーマンシア属細菌の菌数増加効果をより高くすることができる。好ましいスレオニンの含有割合としては、例えば、28mg/g以上、28.5mg/g以上、29mg/g以上、29.5mg/g以上、30mg/g以上、30.5mg/g以上、31mg/g以上、31.5mg/g以上、32mg/g以上、32.5mg/g以上、33mg/g以上、33.5mg/g以上を挙げることができる。また、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率として、好ましくは、14%以上、14.5%以上、15%以上、15.5%以上、16%以上、16.5%以上、17%以上、17.5%以上、18%以上、18.5%以上、19%以上、19.5%以上を例示することができる。In the mucin-type glycoprotein according to the present invention, when the content or mass percentage of threonine is a predetermined value or more, the effect of increasing the number of Akkermansia bacteria can be further increased. Preferred threonine contents include, for example, 28 mg/g or more, 28.5 mg/g or more, 29 mg/g or more, 29.5 mg/g or more, 30 mg/g or more, 30.5 mg/g or more, 31 mg/g or more, 31.5 mg/g or more, 32 mg/g or more, 32.5 mg/g or more, 33 mg/g or more, and 33.5 mg/g or more. Furthermore, the mass percentage of threonine in the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine can be preferably, for example, 14% or more, 14.5% or more, 15% or more, 15.5% or more, 16% or more, 16.5% or more, 17% or more, 17.5% or more, 18% or more, 18.5% or more, 19% or more, or 19.5% or more.
なお、タンパク質におけるアミノ酸の測定値について、測定方法により相当の差異が生じるのは本発明の分野における技術常識である。この点、本発明に係るムチン型糖タンパク質におけるアミノ酸の含有割合や質量百分率は、後述する実施例6(2)に示すように、強酸によりタンパク質を加水分解した後、ポストカラムニンヒドリン法により誘導体化してクロマトグラフィーにより分離測定する方法により定量することが好ましい。It is common technical knowledge in the field of the present invention that the measured values of amino acids in proteins vary considerably depending on the measurement method. In this regard, it is preferable to quantify the content ratio and mass percentage of amino acids in the mucin-type glycoprotein of the present invention by hydrolyzing the protein with a strong acid, derivatizing it by the post-column ninhydrin method, and separating and measuring it by chromatography, as shown in Example 6 (2) described below.
本発明に係るムチン型糖タンパク質は、例えば、ガンギエイ等のエイ(板鰓亜綱エイ上目に属する軟骨魚類)の表皮や体表に付着している粘性物から採取することができる。後述する実施例においてはメガネカスベ属の表皮・体表粘性物とソコガンギエイ属の体表粘性物とを合わせて用いているが、このように複数種のエイに由来する原料を合わせて用いてもよく、単一種のエイに由来する原料を用いてもよい。The mucin-type glycoprotein of the present invention can be extracted, for example, from viscous matter attached to the epidermis or body surface of rays (cartilaginous fishes belonging to the superorder Strigiformes) such as skates. In the examples described below, a combination of epidermal and body surface viscous matter from the genus Scutellaria and a body surface viscous matter from the genus Skate are used, but in this way, raw materials derived from multiple types of rays may be used in combination, or a raw material derived from a single type of ray may be used.
エイの皮や体表粘性物には本発明に係るムチン型糖タンパク質が豊富に含まれるため、これをそのまま用いてもよいが、精製・濃縮して用いてもよい。精製・濃縮する場合は、まず、原料にタンパク質分解酵素を作用させて夾雑タンパク質・ペプチドを低分子化する。タンパク質分解酵素は、アスパルティックプロテイナーゼ、金属プロテイナーゼ、セリンプロテイナーゼおよびチオールプロテイナーゼといったプロテイナーゼ(エンドペプチダーゼ)やペプチダーゼ(エキソペプチダーゼ)から、原料の由来等に応じて適宜選択して用いることができる。続いて、これを限外ろ過に供して低分子化した雑タンパク質・ペプチドを除去するとともに、高分子物質を濃縮すればよい。その他、原料をすり潰した後、適当な溶媒(水や生理食塩水、リン酸緩衝液等)を加えて撹拌、抽出し、遠心分離を行って上清を回収する方法を挙げることができる。また、ムチンクロット法、硫安分画による方法、バリウムイオンやカルシウムイオンの存在下でのアルコール分別による方法、セタブロン(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)や塩化セチルピリジニウム(CPC)などの四級アミンの陽性界面活性剤を使用する沈澱法などによる精製方法を挙げることができる。The skin and mucus on the surface of the ray are rich in the mucin-type glycoprotein of the present invention, so they may be used as is, or may be purified and concentrated before use. When purifying and concentrating, a protease is first applied to the raw material to degrade impurity proteins and peptides into smaller molecules. The protease may be appropriately selected from proteinases (endopeptidases) such as aspartic proteinase, metal proteinase, serine proteinase, and thiol proteinase, or peptidases (exopeptidases) depending on the origin of the raw material. The raw material may then be subjected to ultrafiltration to remove the lowered impurity proteins and peptides, and the polymeric substances may be concentrated. Another method is to grind the raw material, add an appropriate solvent (water, saline, phosphate buffer, etc.), stir, extract, and then centrifuge to recover the supernatant. Other examples of purification methods include the mucin clot method, ammonium sulfate fractionation, alcohol fractionation in the presence of barium ions or calcium ions, and precipitation methods using positive surfactants of quaternary amines such as cetablon (cetyltrimethylammonium bromide) or cetylpyridinium chloride (CPC).
本発明に係るムチン型糖タンパク質は、ヒトまたは動物に経口摂取させることにより使用することができる。また、本発明に係るムチン型糖タンパク質は生体の腸内においてその機能を発揮することから、腸内に到達する方法で使用すればよく、例えば、有効成分を経腸栄養剤に添加して、これを、胃や小腸などの消化管に挿入したチューブを経由して経腸栄養法により投与する方法で使用してもよい。The mucin-type glycoprotein according to the present invention can be used by orally ingesting it in humans or animals. In addition, since the mucin-type glycoprotein according to the present invention exerts its function in the intestines of the living body, it may be used in a manner that allows it to reach the intestines. For example, the active ingredient may be added to an enteral nutritional agent, which may be administered by enteral nutrition via a tube inserted into the digestive tract, such as the stomach or small intestine.
本発明に係るムチン型糖タンパク質は、主として、消化管においてその作用(特定の腸内細菌に対する菌数増加作用)を発揮する。そのため、本発明に係るムチン型糖タンパク質をヒトや動物に対して用いる場合の摂取量(投与量)は、他の薬剤において一般的な体重当たりではなく、食物摂取量当たりで算出するのが妥当と考えられる。後述する実施例では、ムチン型糖タンパク質を1質量%程度含有する飼料を摂取したラットで効果が認められた(図6)。ここで、一般に、ラットはヒトと比較して基礎代謝が顕著に大きいため、ヒトでは、ラットで有効な投与量の1/4~1/2の投与量で有効な場合が多い。従って、当該実施例によれば、本発明に係るムチン型糖タンパク質をヒトに用いる場合の、1日当たりの摂取量は、「当該ヒト個体における1日の食物(固形物)摂取量の0.25~0.5質量%程度の量」を例示することができる。The mucin-type glycoprotein of the present invention exerts its action (increasing the number of bacteria in a specific intestinal bacterium) mainly in the digestive tract. Therefore, it is considered appropriate to calculate the intake (dosage) of the mucin-type glycoprotein of the present invention when used in humans or animals per food intake, rather than per body weight as is common for other drugs. In the examples described below, the effect was observed in rats that consumed feed containing about 1% by mass of the mucin-type glycoprotein (Figure 6). In general, since rats have a significantly higher basal metabolism than humans, a dose of 1/4 to 1/2 of the effective dose for rats is often effective for humans. Therefore, according to the examples, the daily intake of the mucin-type glycoprotein of the present invention when used in humans can be exemplified as "about 0.25 to 0.5% by mass of the daily food (solid) intake of the human individual."
本発明に係るムチン型糖タンパク質は、硫酸基を高い割合で含有しているため、これを摂取したヒトや動物の腸内において、硫酸基分解酵素(スルファターゼ)を有する腸内細菌であるアッカーマンシア属細菌やバクテロイデス属細菌の菌数を特異的に増加させることができる。The mucin-type glycoprotein of the present invention contains a high proportion of sulfate groups, and therefore can specifically increase the number of Akkermansia and Bacteroides bacteria, which are intestinal bacteria that have sulfate group-degrading enzymes (sulfatases), in the intestines of humans and animals that ingest it.
ここで、「アッカーマンシア属細菌」は、アッカーマンシア属に属する微生物をいう。係る微生物としては、例えば、アッカーマンシア ムシニフィラ(Akkermansia muciniphila)を挙げることができる。アッカーマンシア ムシニフィラは多くのヒトの腸内に生息する腸内細菌であり、上述のとおり、本細菌を投与することにより、マウスで、肥満の進行を抑制することや、脂肪塊の発達、インスリン抵抗性および脂質異常症を減少させること等が報告されている。Here, "Akkermansia bacteria" refers to microorganisms belonging to the genus Akkermansia. An example of such a microorganism is Akkermansia muciniphila. Akkermansia muciniphila is an intestinal bacterium that inhabits the intestines of many humans, and as mentioned above, it has been reported that administration of this bacterium inhibits the progression of obesity in mice, and reduces the development of fat mass, insulin resistance, and dyslipidemia.
また、「バクテロイデス属細菌」は、バクテロイデス属に属する微生物をいう。係る微生物としては、例えば、バクテロイデス テタイオタオミクロン(Bacteroides thetaiotaomicron)を挙げることができる。バクテロイデス属細菌もまた、腸内細菌叢を構成する細菌であり、上述のとおり、バクテロイデス テタイオタオミクロンは、体重減少後にその菌数が増加していることや、ラクチトールやポリデキストロースなどのプレバイオティクスと共投与することにより体重減少や血中の中性脂肪が減少することが報告されている。 "Bacteroides bacteria" refers to microorganisms belonging to the genus Bacteroides. An example of such a microorganism is Bacteroides thetaiotaomicron. Bacteroides bacteria are also part of the intestinal flora, and as mentioned above, it has been reported that the bacterial count of Bacteroides thetaiotaomicron increases after weight loss, and that co-administration of Bacteroides thetaiotaomicron with prebiotics such as lactitol or polydextrose reduces weight loss and blood neutral fats.
すなわち、本発明に係るムチン型糖タンパク質をヒトや動物に摂取させて、その生体における本細菌の菌数を増加させることにより、肥満や2型糖尿病、脂質異常症を予防ないし治療できると考えられる。このことから、本発明に係るムチン型糖タンパク質は、本疾患を予防または治療する用途に用いることができる。In other words, it is believed that obesity,
具体的には、例えば、本発明に係るムチン型糖タンパク質は、本細菌の菌数増加剤、本細菌の菌数増加用食品組成物、本疾患の予防もしくは治療剤、または、本疾患の予防もしくは治療用食品組成物の有効成分とすることができる。すなわち、本発明に係るムチン型糖タンパク質は、本疾患の予防または治療用医薬品を製造するために使用することができる。また、(a)本疾患を罹患している、または、罹患する可能性があるヒトもしくは動物に、本発明に係るムチン型糖タンパク質を摂取させる工程と、(b)その腸内における本細菌の菌数を増加させて、前記疾患を予防または治療する工程とにより、本疾患を予防または治療することができる。Specifically, for example, the mucin-type glycoprotein of the present invention can be used as an active ingredient of an agent for increasing the bacterial count of the bacterium, a food composition for increasing the bacterial count of the bacterium, an agent for preventing or treating the disease, or a food composition for preventing or treating the disease. That is, the mucin-type glycoprotein of the present invention can be used to manufacture a pharmaceutical for preventing or treating the disease. In addition, the disease can be prevented or treated by (a) a step of having a human or animal suffering from or likely to suffer from the disease ingest the mucin-type glycoprotein of the present invention, and (b) a step of increasing the bacterial count of the bacterium in the intestine to prevent or treat the disease.
本発明の剤の形態としては、有効成分であるムチン型糖タンパク質のみからなるもののほか、適当な賦形剤や担体と合わせてなる、医薬品や食品添加剤、サプリメントなどの形態を挙げることができる。医薬品や食品添加剤、サプリメントの形態とする場合、その剤型としては、例えば、散剤、錠剤、糖衣剤、カプセル剤、顆粒剤、ドライシロップ剤、液剤、シロップ剤、ドロップ剤、ドリンク剤等の固形または液状の剤型を挙げることができる。係る各剤型の医薬品や食品添加剤、サプリメントは、当業者に公知の方法で製造することができる。 The formulation of the present invention may be in the form of a drug, food additive, supplement, or the like, which is made up of only the mucin-type glycoprotein, which is the active ingredient, as well as in the form of a drug, food additive, or supplement, which is made up of a suitable excipient or carrier. When made into a drug, food additive, or supplement, the dosage form may be, for example, a solid or liquid dosage form such as a powder, tablet, sugar-coated agent, capsule, granule, dry syrup, liquid agent, syrup, drop, or drink. Such dosage forms of drugs, food additives, and supplements can be manufactured by methods known to those skilled in the art.
また、本発明の食品組成物の形態としては、有効成分であるムチン型糖タンパク質のみからなるもののほか、菓子や飲料、加工食品、健康食品、乳幼児食品などの通常の飲食物の形態を挙げることができる。飲食物の形態とする場合は、通常の製造過程で、有効成分を添加して製造することができる。The food composition of the present invention may take the form of ordinary foods and beverages, such as confectionery, beverages, processed foods, health foods, and foods for infants and young children, as well as those consisting only of the mucin-type glycoprotein, which is the active ingredient. When the food and beverages are to be used, the active ingredient can be added during the usual manufacturing process.
本発明において、本細菌の「菌数を増加させる」とは、生体のいずれかの細胞ないし組織・器官における当該細菌の菌数を増加させることをいう。In the present invention, "increasing the number of bacteria" of the bacterium means increasing the number of bacteria of the bacterium in any cell, tissue, or organ of a living organism.
例えば、腸における本細菌の菌数は、腸の内容物または糞便中の当該細菌の菌数と相関していると考えられるため、腸内容物または糞便中の本細菌の菌数を計測することにより、腸において本細菌の菌数が増加したか否かを確認することができる。具体的には、例えば、本発明に係るムチン型糖タンパク質の摂取後の腸内容物または糞便を試料として、本細菌に特異的なプライマーを用いたリアルタイムPCR法を行って16S rDNAコピー数を計測する。本細菌に特異的なプライマーは、本細菌の公知の塩基配列に基づいて設計することができ、例えば配列番号1~4に示す配列からなるプライマーを用いることができる。また、簡便には、本細菌を定量するための市販のキットを用いて定量することもできる。For example, since the number of bacteria of the present bacterium in the intestine is thought to correlate with the number of bacteria of the present bacterium in the intestinal contents or feces, it is possible to confirm whether the number of bacteria of the present bacterium in the intestine has increased by measuring the number of bacteria of the present bacterium in the intestinal contents or feces. Specifically, for example, the intestinal contents or feces after ingestion of the mucin-type glycoprotein according to the present invention is used as a sample, and the 16S rDNA copy number is measured by performing a real-time PCR method using a primer specific to the present bacterium. The primer specific to the present bacterium can be designed based on the known base sequence of the present bacterium, and for example, a primer consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 1 to 4 can be used. Alternatively, the present bacterium can be quantified using a commercially available kit for quantifying the present bacterium.
本細菌の16S rDNAコピー数と本細菌の菌数とは相関関係にあるため、16S rDNAコピー数は、菌数の指標とすることができる。よって、本細菌の16S rDNAコピー数を計測した結果、摂取後の糞便における16S rDNAコピー数が摂取前よりも大きければ、あるいは摂取後の盲腸内容物における16S rDNAコピー数が摂取していない被検体の盲腸内容物よりも大きければ、本発明に係るムチン型糖タンパク質により本細菌の菌数が増加したと判断することができる。Since the 16S rDNA copy number of the bacterium correlates with the bacterial count, the 16S rDNA copy number can be used as an index of the bacterial count. Therefore, if the 16S rDNA copy number of the bacterium is greater in the feces after ingestion than before ingestion, or if the 16S rDNA copy number in the cecal contents after ingestion is greater than the cecal contents of a subject who has not ingested the bacterium, it can be determined that the mucin-type glycoprotein of the present invention has increased the bacterial count of the bacterium.
以下、本発明について、各実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。また、本実施例において、「%」は、特段の記載のない限り質量%((w/w)%)を表す。The present invention will now be described with reference to the following examples. Note that the technical scope of the present invention is not limited to the characteristics shown in these examples. In the examples, "%" stands for mass % (w/w %) unless otherwise specified.
<実施例1>新規ムチン型糖タンパク質の単離・精製
真カスベ(エイ上目ガンギエイ目ガンギエイ科メガネカスべ属メガネカスべ、Raja pulchra Liu )から、体表に付着している粘性物とともに表皮を剥ぎ取り、これを真カスベ由来原料とした。また、水カスべ(エイ上目ガンギエイ目ガンギエイ科ソコガンギエイ属ドブカスべ、Bathyraja smirnovi)から、体表に付着している粘性物を水洗により剥離して回収し、これを水カスベ由来原料とした。
Example 1: Isolation and purification of a novel mucin-type glycoprotein The epidermis was peeled off from a true skate (Raja pulchra Liu, family Skateidae, genus Raja) together with the viscous matter adhering to the body surface, and this was used as a true skate-derived raw material. Also, from a water skate (Bathyraja smirnovi, family Skateidae, genus Bathyraja) the viscous matter adhering to the body surface was peeled off by washing with water and collected, and this was used as a water skate-derived raw material.
真カスべ由来原料約240kgおよび水カスべ由来原料約120kgの合計約360kgを斜軸ニーダー(GN100/60ST、サムソン)中へ投入し、チオールプロテイナーゼ製剤300gを加えて55℃で4時間攪拌した。続いて、金属プロテイナーゼおよびペプチダーゼの混合製剤300gを加えて55℃でさらに4時間インキュベートした。その後、90℃で10分間加熱処理することにより、酵素を失活させた。 Approximately 240 kg of raw material derived from true kasube and approximately 120 kg of raw material derived from water kasube, totaling approximately 360 kg, were placed in a beveled shaft kneader (GN100/60ST, Samsung), 300 g of a thiol proteinase preparation was added, and the mixture was stirred at 55°C for 4 hours. Next, 300 g of a mixed preparation of metal proteinase and peptidase was added, and the mixture was incubated at 55°C for a further 4 hours. The enzymes were then inactivated by heat treatment at 90°C for 10 minutes.
加熱処理後の酵素反応液に珪藻土(ラヂオライト#100、昭和化学工業)35kgを加え、フィルタープレス(FP-66型、薮田機械)でろ過して、ろ液を回収した。このろ液を内部保持液として、限外ろ過膜(マイクローザACP-3013D、分画分子量13000、旭化成)を用いて清水を加えながら限外ろ過を行うことにより、夾雑タンパク質やペプチド等の不純物を除去した。膜透過液の固形分濃度がブリックス計(MASTER-10Pα、アタゴ)指針でおおよそゼロとなったことを確認したのち清水の注入を止め、そのまま運転を続けた。膜透過液がほとんど排出されなくなるまで濃縮を行って、約90Lの内部保持液を得た。これを90℃にて10分間加熱殺菌した後、回転ディスク型噴霧乾燥機(DA220-10S型、坂本技研)を用いて噴霧乾燥し、乾燥粉末1.4kgを得た。以下、これを「新規ムチン型糖タンパク質」として用いた。
After the heat treatment, 35 kg of diatomaceous earth (
<比較例1>ブタ胃粘膜ムチン
比較例1として、ブタ胃粘膜ムチンの精製物を用いた。具体的には、市販のブタ胃粘膜ムチン(Mucin from porcine stomach TypeII、SIGMA-ALDRICH)5gをビーカーに量り取り、そこに100倍量の0.15MのNaCl水溶液を加えて懸濁した後、1MのNaOH水溶液でpH7.5に調整した。これをホモジナイザーPT-3100(KINEMATICA)を用いて4℃にて14500回転/分(rpm)で60秒間均一化した後、吸引濾過することで濾液を得た。この濾液に2倍量の90%エタノールを加えて転倒混和し、-30℃で一晩放置した後、2300×g、4℃で10分間遠心分離して上清を除去することによりエタノール沈殿を行った。沈殿物に0.15MのNaCl水溶液を500mL加え、ボルテックスミキサーを用いて懸濁した。これを再度エタノール沈殿させ、得られた沈殿物に蒸留水を150mL加え、ボルテックスミキサーを用いて懸濁した。この懸濁液を凍結乾燥したものを「ブタ胃粘膜ムチン」とし、重量を測定した。
Comparative Example 1: Porcine stomach mucosa mucin As Comparative Example 1, a purified product of porcine stomach mucosa mucin was used. Specifically, 5 g of commercially available porcine stomach mucosa mucin (Mucin from porcine stomach Type II, SIGMA-ALDRICH) was weighed into a beaker, 100 times the amount of 0.15 M NaCl aqueous solution was added thereto to suspend it, and then the pH was adjusted to 7.5 with 1 M NaOH aqueous solution. This was homogenized using a homogenizer PT-3100 (KINEMATICA) at 4°C for 60 seconds at 14,500 revolutions per minute (rpm), and then suction filtered to obtain a filtrate. To this filtrate, 2 times the amount of 90% ethanol was added, mixed by inversion, left overnight at -30°C, and then centrifuged at 2,300 x g for 10 minutes at 4°C to remove the supernatant, thereby carrying out ethanol precipitation. 500 mL of 0.15 M NaCl aqueous solution was added to the precipitate, and suspended using a vortex mixer. This was again subjected to ethanol precipitation, and 150 mL of distilled water was added to the obtained precipitate, which was then suspended using a vortex mixer. This suspension was freeze-dried to obtain "porcine gastric mucosa mucin," and its weight was measured.
<比較例2>ラット腸管粘膜ムチン
比較例2として、ラットの腸管粘膜から分泌されるムチンを用いた。ムチンを摂取しないラットの盲腸内容物に含まれるムチンは、その腸管粘膜から分泌されるムチンであることから、下記(1)の条件下で飼育したラットを解剖して盲腸内容物を回収し、そこから下記(2)の方法により盲腸内容物ムチン画分を調製して、これを「ラット腸管粘膜ムチン」とした。
Comparative Example 2: Rat intestinal mucosa mucin Mucin secreted from the intestinal mucosa of rats was used in Comparative Example 2. Since the mucin contained in the cecal contents of rats that do not ingest mucin is mucin secreted from the intestinal mucosa, rats raised under the conditions in (1) below were dissected to collect the cecal contents, from which a cecal content mucin fraction was prepared by the method in (2) below, and this was designated "rat intestinal mucosa mucin."
(1)ラットの飼育条件
飼料:ムチンを含有しない標準精製飼料(ミルクカゼイン25.0%、コーンスターチ60.25%、セルロースパウダー5.0%、コーンオイル5.0%、ビタミン混合物1.0%、ミネラル混合物3.5%、重酒石酸コリン0.25%)。なお、ビタミンおよびミネラルは、AIN-76(米国国立栄養研究所(AIN)から1977年に発表された、ラットの標準精製飼料のガイドライン)に準拠した混合物を用いた。
飲料水:腸内細菌によるムチンの分解を抑制するため、飲料水中に下記の抗生物質を括弧内の終濃度となるよう添加した。ベンジルペニシリン(50unit/mL)、ネオマイシン三硫酸塩(2mg/mL)、セフォペラゾンナトリウム(0.5mg/mL)。
飼育期間:7日間
(1) Rat breeding conditions Diet: Standard purified diet not containing mucin (milk casein 25.0%, corn starch 60.25%, cellulose powder 5.0%, corn oil 5.0%, vitamin mixture 1.0%, mineral mixture 3.5%, choline bitartrate 0.25%). The vitamins and minerals used were a mixture conforming to AIN-76 (Guidelines for standard purified diet for rats published in 1977 by the National Institute of Nutrition (AIN) of the United States).
Drinking water: In order to inhibit the decomposition of mucin by intestinal bacteria, the following antibiotics were added to the drinking water to the final concentrations shown in parentheses: benzylpenicillin (50 units/mL), neomycin trisulfate (2 mg/mL), and cefoperazone sodium (0.5 mg/mL).
Rearing period: 7 days
(2)盲腸内容物ムチン画分の調製
盲腸内容物の凍結乾燥物200mgをガラス遠心管に量り取り、そこに30倍量のリン酸緩衝生理食塩水(pH7.2)を加えて懸濁した後、10分間煮沸殺菌した。これを37℃の恒温振盪水槽に入れ、125rpmで90分間振とうした。ホモジナイザーPT-2100(KINEMATICA) を用いて4℃にてレベル11で20秒間破砕して均一化した後、20000×g、4℃で30分間の遠心分離を2回行って上清を回収した。これを50mL容量のファルコンチューブに移し、3倍量の100%エタノールを加えて転倒混和し、-30℃で一晩放置した後、2300×g、4℃で10分間遠心分離して上清を除去することによりエタノール沈殿を行った。沈殿物に0.15MのNaCl水溶液を15mL加え、ボルテックスミキサーを用いて懸濁した。これを再度エタノール沈殿させ、得られた沈殿物に蒸留水を5mL加え、ボルテックスミキサーを用いて懸濁した。この溶液を凍結乾燥したものを盲腸内容物ムチン画分とし、重量を測定した。
(2) Preparation of mucin fraction from
<実施例2>新規ムチン型糖タンパク質の評価:成分および構造
実施例1の新規ムチン型糖タンパク質、比較例1のブタ胃粘膜ムチンおよび比較例2のラット腸管粘膜ムチンについて、下記(1)~(6)の方法により成分分析を行った。それぞれの粉末10mgを蒸留水4mLに溶解してムチン溶液とし、分析に用いた。なお、新規ムチン型糖タンパク質は、異なる6つの原料からそれぞれ調製し(ロットA~Fとする)、さらに、各ロットから複数の試料(試料1~13)を個別に採取(サンプリング)して解析した。また、ブタ胃粘膜ムチンおよびラット腸管粘膜ムチンも、試料を7つずつ(試料1~7)個別にサンプリングして解析した。
Example 2: Evaluation of novel mucin-type glycoprotein: components and structure The novel mucin-type glycoprotein of Example 1, the porcine gastric mucosa mucin of Comparative Example 1, and the rat intestinal mucosa mucin of Comparative Example 2 were subjected to component analysis by the following methods (1) to (6). 10 mg of each powder was dissolved in 4 mL of distilled water to prepare a mucin solution for analysis. The novel mucin-type glycoprotein was prepared from six different raw materials (lots A to F), and multiple samples (samples 1 to 13) were individually collected (sampled) from each lot for analysis. Seven samples each of the porcine gastric mucosa mucin and rat intestinal mucosa mucin (samples 1 to 7) were also individually sampled and analyzed.
(1)タンパク質濃度の測定
タンパク質濃度はLowry法に従って測定した。すなわち、標準試料にはウシ血清由来アルブミン (SIGMA-ALDRICH) を用い、蒸留水で25-100μg/mLの希釈系列を作製した。測定試料は、ムチン溶液を蒸留水で20倍に希釈した。10%のNa2CO3を含有する0.5規定の水酸化ナトリウム水溶液と、0.5%のCuSO4・5H2Oを含有する1%のクエン酸ナトリウム水溶液とを、体積比10:1の割合で混合してBiuret試薬を調製した。また、1.8Nのフェノール試薬 (ナカライテクス) を蒸留水で12倍希釈して希釈フェノール試薬を調製した。
(1) Measurement of protein concentration Protein concentration was measured according to the Lowry method. That is, bovine serum albumin (SIGMA-ALDRICH) was used as a standard sample, and a dilution series of 25-100 μg/mL was prepared with distilled water. For the measurement sample, mucin solution was diluted 20 times with distilled water. Biuret reagent was prepared by mixing 0.5N sodium hydroxide aqueous solution containing 10% Na 2 CO 3 and 1% sodium citrate aqueous solution containing 0.5% CuSO 4.5H 2 O in a volume ratio of 10:1. In addition, 1.8N phenol reagent (Nacalai Tesques) was diluted 12 times with distilled water to prepare diluted phenol reagent.
標準試料および測定試料各0.5mLに、Biuret試薬0.5mLを加えて室温で10分間放置した。希釈フェノール試薬1.5mLを加えて撹拌し、37℃で30分間放置した。その後、室温で15分間放置した後、750nmにおける吸光度を測定した。標準試料の測定結果を基に、測定試料におけるタンパク質濃度を求め、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチン1mg当たりのタンパク質濃度(μg/mg)を算出した。 0.5 mL of Biuret reagent was added to 0.5 mL of each standard sample and measurement sample, and the mixture was left at room temperature for 10 minutes. 1.5 mL of diluted phenol reagent was added, stirred, and left at 37°C for 30 minutes. After leaving the mixture at room temperature for 15 minutes, the absorbance at 750 nm was measured. Based on the measurement results of the standard sample, the protein concentration in the measurement sample was determined, and the protein concentration (μg/mg) per 1 mg of novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosa mucin was calculated.
(2)全糖濃度の測定
全糖濃度はフェノール硫酸法に従って測定し、グルコース換算で算出した。すなわち、標準試料には1mg/mLのD(+)-グルコース(Wako)を用い、蒸留水で31.25~250μg/mLの希釈系列を作製し、蒸留水のみのブランクを含め、それぞれ大試験管2本に1mLずつ分注した。測定試料は、粉末ムチン50mgを蒸留水10mLに分散させたものを原液とし、それを蒸留水で10、20、40および100倍に希釈し、原液を含めそれぞれ大試験管2本に1mLずつ分注した。
(2) Measurement of total sugar concentration Total sugar concentration was measured according to the phenol-sulfuric acid method and calculated in terms of glucose. That is, 1 mg/mL D(+)-glucose (Wako) was used as the standard sample, and a dilution series of 31.25 to 250 μg/mL was prepared with distilled water. 1 mL of each was dispensed into two large test tubes, including a blank of distilled water only. The measurement samples were prepared by dispersing 50 mg of powdered mucin in 10 mL of distilled water as the stock solution, which was then diluted 10, 20, 40, and 100 times with distilled water, and 1 mL of each was dispensed into two large test tubes, including the stock solution.
標準試料および測定試料に5%フェノール溶液を加え、ボルテックスミキサーで撹拌した。ホールピペットで濃硫酸5mLを直接液面に加えるように添加し、ボルテックスミキサーで撹拌した。放置して試料を室温に戻した後、480nmにおける吸光度を測定した。標準試料の測定結果を基に、測定試料における全糖濃度を求め、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチン1mg当たりの全糖濃度(μg/mg)を算出した。 A 5% phenol solution was added to the standard sample and the measurement sample, and the mixture was stirred using a vortex mixer. 5 mL of concentrated sulfuric acid was added directly to the liquid surface using a volumetric pipette, and the mixture was stirred using a vortex mixer. The samples were left to return to room temperature, and then the absorbance at 480 nm was measured. Based on the measurement results of the standard sample, the total sugar concentration in the measurement sample was determined, and the total sugar concentration (μg/mg) per mg of the novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosa mucin was calculated.
(3)O-結合型糖濃度の測定
O-グリコシド結合している糖(O-結合型糖)の濃度は、Crowther RSらの方法に従って行った(Crowther RS, Wetmore RF、Fluorometric assay of O-linked glycoproteins by reaction with 2-cyanoacetamide、Anal. biochem.、第163巻、第170-174頁、1987年)。すなわち、アルカリ処理により糖タンパク質のO-グリコシド結合を切断し、生じる糖鎖還元末端に2-シアノアセトアミド(2-CNA)を反応させて蛍光物質を生じさせ、係る蛍光強度を測定した。
(3) Measurement of O-linked sugar concentration The concentration of O-glycosidically linked sugars (O-linked sugars) was measured according to the method of Crowther RS et al. (Crowther RS, Wetmore RF, Fluorometric assay of O-linked glycoproteins by reaction with 2-cyanoacetamide, Anal. Biochem., vol. 163, pp. 170-174, 1987). That is, the O-glycosidic bonds of glycoproteins were cleaved by alkali treatment, and the resulting reducing ends of the sugar chains were reacted with 2-cyanoacetamide (2-CNA) to generate fluorescent substances, and the fluorescence intensities were measured.
具体的には、標準試料にN-アセチルガラクトサミン(SIGMA-ALDRICH)を用い、蒸留水で0.15625~10μg/mLの希釈系列を作製した。測定試料は、ムチン溶液を蒸留水で80倍に希釈した。また、0.15Mの水酸化ナトリウム水溶液と0.6Mの2-CNA水溶液とを体積比5:1の割合で混合してアルカリ化2-CNA溶液を調製した。標準試料および測定試料各100μLを1.5mL容量のマイクロチューブに分注し、アルカリ化2-CNA溶液120μLを加え、100℃ で30分加熱した。放置冷却して室温に戻した後、各マイクロチューブに0.6Mのホウ酸緩衝液(pH8.0)1mLを加えて撹拌した。続いて、蛍光光度計(F-2000、日立製作所)を用いて、336nmの励起光にて、383nmの蛍光を測定した。標準試料の測定結果を基に、測定試料におけるO-結合型糖の濃度を求め、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチン1mg当たりのO-結合型糖濃度(μmol/mg)を算出した。Specifically, N-acetylgalactosamine (SIGMA-ALDRICH) was used as the standard sample, and a dilution series of 0.15625 to 10 μg/mL was prepared with distilled water. For the measurement sample, mucin solution was diluted 80 times with distilled water. In addition, an alkalized 2-CNA solution was prepared by mixing 0.15 M sodium hydroxide aqueous solution and 0.6 M 2-CNA aqueous solution in a volume ratio of 5:1. 100 μL of each of the standard sample and measurement sample was dispensed into a 1.5 mL microtube, 120 μL of the alkalized 2-CNA solution was added, and the tubes were heated at 100°C for 30 minutes. After cooling to room temperature, 1 mL of 0.6 M borate buffer (pH 8.0) was added to each microtube and stirred. Next, the fluorescence at 383 nm was measured using a fluorometer (F-2000, Hitachi) with an excitation light of 336 nm. Based on the measurement results of the standard samples, the O-linked sugar concentration in the measurement samples was determined, and the O-linked sugar concentration (μmol/mg) per mg of novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosa mucin was calculated.
(4)硫酸基濃度の測定
ムチン溶液を10倍希釈した測定試料100μLを、1.5mL容量のマイクロチューブに分取し、1時間遠心濃縮を行って水分を完全に蒸発させた。その後、Milli-Q水で調製した4M塩酸を200μL加えて100℃で4時間置くことにより酸加水分解を行った。続いて遠心濃縮を行い塩酸を蒸発させた。その後、Milli-Q水300μLを加えて加水分解物を溶解させ、再度、遠心濃縮を行った。このMilli-Q水による加水分解物の洗浄作業を計3回繰り返し、最終的に500μLのMilli-Q水に溶解させた。これをフィルター (DISMIC-13HP、13HP020AN、アドバンテック)でろ過したものを、下記条件のイオンクロマトグラフィーに供して硫酸イオン濃度を測定した。測定結果を基に、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチン1mg当たりの硫酸基濃度(μmol/mg)を算出した。
(4) Measurement of
《イオンクロマトグラフィーの条件》
装置:イオンクロマトグラフ ICS-2000(DIONEX)
検出器 :電気伝導度検出器 DS6(DIONEX)
カラム :IonPacAS17(4×250mm)(DIONEX)
ガードカラム:IonPac AG17C(DIONEX)
カラム温度:30℃
溶離液:18分間に5mMから40mMまで直線的に濃度を高めた水酸化カリウム水溶液
流速:1mL/分
<Ion Chromatography Conditions>
Equipment: Ion chromatograph ICS-2000 (DIONEX)
Detector: Electrical conductivity detector DS6 (DIONEX)
Column: IonPacAS17 (4 x 250 mm) (DIONEX)
Guard column: IonPac AG17C (DIONEX)
Column temperature: 30°C
Eluent: Aqueous potassium hydroxide solution with linearly increasing concentration from 5 mM to 40 mM over 18 minutes Flow rate: 1 mL/min
(5)シアル酸濃度の測定
標準試料にはN-アセチルノイラミン酸(NeuAc)およびN-グリコリルノイラミン酸(NeuGc)を用いた。測定試料は、ムチン溶液を蒸留水で20倍に希釈した。測定試料50μLと62.5mMの塩酸200μLをガラスバイアル瓶に入れた。ボルテックスミキサーで撹拌後、80℃に設定したヒートブロック中で1時間放置することにより酸加水分解を行ってシアル酸を遊離させた。その後、室温で20分間放冷した。この溶液50μLをガラスバイアル瓶に分取し、DMB溶液 (Coupling solution : 蒸留水 : DMB solution = 5:4:1(体積比)、シアル酸蛍光標識試薬キット、タカラバイオ) 200μLを加えた。ボルテックスミキサーで撹拌後、50℃で2.5時間遮光下に放置することにより、遊離したシアル酸を1,2-ジアミノ-4,5-メチレンジオキシベンゼン(DMB)により蛍光標識した。室温で放冷した後、下記条件の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に供した。標準試料の測定結果を元に検量線を作成し、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチン1mg当たりのシアル酸濃度(μmol/mg)を算出した。
(5) Measurement of sialic acid concentration N-acetylneuraminic acid (NeuAc) and N-glycolylneuraminic acid (NeuGc) were used as standard samples. The measurement sample was prepared by diluting the mucin solution 20-fold with distilled water. 50 μL of the measurement sample and 200 μL of 62.5 mM hydrochloric acid were placed in a glass vial. After stirring with a vortex mixer, the solution was left in a heat block set at 80° C. for 1 hour to perform acid hydrolysis and liberate sialic acid. The solution was then allowed to cool at room temperature for 20 minutes. 50 μL of this solution was dispensed into a glass vial, and 200 μL of DMB solution (Coupling solution: distilled water: DMB solution = 5:4:1 (volume ratio), sialic acid fluorescent labeling reagent kit, Takara Bio) was added. After stirring with a vortex mixer, the mixture was left in the dark at 50°C for 2.5 hours to fluorescently label the liberated sialic acid with 1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene (DMB). After cooling at room temperature, the mixture was subjected to high performance liquid chromatography (HPLC) under the following conditions. A calibration curve was prepared based on the measurement results of the standard sample, and the sialic acid concentration (μmol/mg) per 1 mg of the novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosa mucin was calculated.
《HPLCの条件》
装置 :高速液体クロマトグラフ LC-10AD(島津製作所)
検出器:蛍光検出器 RF-10AXL(島津製作所)
励起波長:373nm、測定波長:448nm
カラム:TSK gel ODS-80TS(TOSOH)
溶離液:A液が水:メタノール=93:7(体積比)、B液がアセトニトリル:メタノール=93:7(体積比)として、A:B=90:10(体積比)からA:B=40:60(体積比)まで直線的に濃度勾配をかけた溶液
流速:0.5mL/分
カラム温度:40℃
注入量:10μL
HPLC conditions
Equipment: High-performance liquid chromatograph LC-10AD (Shimadzu Corporation)
Detector: Fluorescence detector RF-10AXL (Shimadzu Corporation)
Excitation wavelength: 373 nm, measurement wavelength: 448 nm
Column: TSK gel ODS-80TS (TOSOH)
Eluent: Solution A is water:methanol = 93:7 (volume ratio), and solution B is acetonitrile:methanol = 93:7 (volume ratio), with a linear concentration gradient from A:B = 90:10 (volume ratio) to A:B = 40:60 (volume ratio) Solution flow rate: 0.5 mL/min Column temperature: 40 °C
Injection volume: 10 μL
(6)糖鎖を構成する単糖の測定
標準試料にはMonosaccharide Mixture-11(J-オイルミルズ)を用いた。測定試料は、ムチン溶液を全糖量が1μmol/mLとなるように希釈した。試料50μLを1.5mL容量のエッペンチューブに分注し、8規定のトリフルオロ酢酸(TFA)または塩酸 (HCl)を加えた。これをヒートブロックを用いて100℃に加熱し、TFAの場合は3時間、HClの場合は4時間、放置することにより糖の酸加水分解を行った。その後、20μLを新しいエッペンチューブに移し、80℃で1時間遠心濃縮した。続いて、2-プロパノール40μLを加え、再度、80℃で遠心濃縮を行った。その後、ピリジン:メタノールを体積比1:9で混合した溶液を40μL加え、ボルテックスミキサーで混和した。そこに、無水酢酸10μLを加え、再度ボルテックスミキサーで混和した後、室温で30分放置した。続いて、80℃で30分間遠心濃縮し、蒸留水10μLおよびABEE Labeling solution(ABEE Labeling Kit、J-オイルミルズ)40μLを加え、ヒートブロックを用いて80℃で1時間加熱した。その後、蒸留水200μLおよびクロロホルム200μLを加え、ボルテックスミキサーで混和した。15000×g、室温にて5分間遠心分離した後、上層(水層)を回収してフィルター(DISMIC-13HP、13HP020AN(アドバンテック)濾過し、下記条件のHPLCに供した。標準試料の測定結果を元に、単糖の同定および定量を行った。その結果において検出されたグルコース、アラビノースおよびリボースはムチン型糖タンパク質の糖鎖構成糖ではないため、原料由来の夾雑物あるいは各試料の調製段階で混入したものと考えられる。したがって、これらの単糖は「その他の単糖」としてまとめて示した。
(6) Measurement of monosaccharides constituting glycans Monosaccharide Mixture-11 (J-Oil Mills) was used as the standard sample. The measurement sample was a mucin solution diluted to a total sugar content of 1 μmol/mL. 50 μL of the sample was dispensed into a 1.5 mL Eppendorf tube, and 8N trifluoroacetic acid (TFA) or hydrochloric acid (HCl) was added. This was heated to 100°C using a heat block, and left for 3 hours in the case of TFA and 4 hours in the case of HCl to perform acid hydrolysis of the sugar. Then, 20 μL was transferred to a new Eppendorf tube and centrifuged at 80°C for 1 hour. Next, 40 μL of 2-propanol was added, and centrifuged again at 80°C. Then, 40 μL of a solution of pyridine:methanol mixed at a volume ratio of 1:9 was added, and mixed with a vortex mixer. 10 μL of acetic anhydride was added thereto, and mixed again with a vortex mixer, and left at room temperature for 30 minutes. The mixture was then concentrated by centrifugation at 80°C for 30 minutes, and 10 μL of distilled water and 40 μL of ABEE Labeling solution (ABEE Labeling Kit, J-Oil Mills) were added, followed by heating at 80°C for 1 hour using a heat block. Then, 200 μL of distilled water and 200 μL of chloroform were added and mixed using a vortex mixer. After centrifugation at 15,000×g and room temperature for 5 minutes, the upper layer (aqueous layer) was collected and filtered using a filter (DISMIC-13HP, 13HP020AN (Advantech)) and subjected to HPLC under the following conditions. Based on the measurement results of the standard sample, monosaccharides were identified and quantified. Since glucose, arabinose, and ribose detected in the results are not sugar chain constituent sugars of mucin-type glycoproteins, they are considered to be impurities derived from the raw materials or contaminants during the preparation of each sample. Therefore, these monosaccharides are collectively shown as "other monosaccharides".
《HPLCの条件》
装置 :高速液体クロマトグラフ LC-10AD(島津製作所)
検出器:蛍光検出器 RF-10AXL(島津製作所)
励起波長:305nm、測定波長:360nm
カラム:Honenpak C18(J-オイルミルズ)
溶離液:ホウ酸カリウム緩衝液(pH8.9)
流速:1mL/分
カラム温度:30℃
注入量:10μL
HPLC conditions
Equipment: High-performance liquid chromatograph LC-10AD (Shimadzu Corporation)
Detector: Fluorescence detector RF-10AXL (Shimadzu Corporation)
Excitation wavelength: 305 nm, measurement wavelength: 360 nm
Column: Honenpak C18 (J-Oil Mills)
Eluent: Potassium borate buffer (pH 8.9)
Flow rate: 1 mL/min Column temperature: 30° C.
Injection volume: 10 μL
以上の本実施例2(1)~(5)の結果を表1に、(6)の結果を表2に、それぞれ示す。
表1に示すように、ムチン型糖鎖量の指標となるO-結合型糖の濃度は、新規ムチン型糖タンパク質では0.434~0.548マイクロモル/mg(μmol/mg)、ブタ胃粘膜ムチンでは0.728~0.752μmol/mg、ラット腸管粘膜ムチンでは0.434~0.498μmol/mgであった。そして、硫酸基濃度は、新規ムチン型糖タンパク質では0.039~0.090μmol/mgであったのに対して、ブタ胃粘膜ムチンでは0.035~0.046μmol/mg、ラット腸管粘膜ムチンでは0.021~0.037μmol/mgであった。すなわち、O-結合型糖1モルに対する硫酸基の量は、ブタ胃粘膜ムチンの0.047~0.063モル(0.035/0.752≒0.047~0.046/0.728≒0.063)、ラット腸管粘膜ムチンの0.042~0.085モル(0.021/0.498≒0.042~0.037/0.434≒0.085)に対して、新規ムチン型糖タンパク質では0.071~0.207モル(0.039/0.548≒0.071~0.090/0.434≒0.207)であり、新規ムチン型糖タンパク質において、顕著に大きいことが明らかになった。As shown in Table 1, the concentration of O-linked sugars, which is an indicator of the amount of mucin-type glycans, was 0.434-0.548 micromoles/mg (μmol/mg) for the novel mucin-type glycoprotein, 0.728-0.752 μmol/mg for porcine gastric mucosa mucin, and 0.434-0.498 μmol/mg for rat intestinal mucosa mucin. The sulfate group concentration was 0.039-0.090 μmol/mg for the novel mucin-type glycoprotein, whereas it was 0.035-0.046 μmol/mg for porcine gastric mucosa mucin and 0.021-0.037 μmol/mg for rat intestinal mucosa mucin. That is, the amount of sulfate groups per mole of O-linked sugar was 0.047-0.063 moles (0.035/0.752 ≒ 0.047-0.046/0.728 ≒ 0.063) for porcine gastric mucosa mucin and 0.042-0.085 moles (0.021/0.498 ≒ 0.042-0.037/0.434 ≒ 0.085) for rat intestinal mucosa mucin, while it was 0.071-0.207 moles (0.039/0.548 ≒ 0.071-0.090/0.434 ≒ 0.207) for the novel mucin-type glycoprotein, demonstrating that the amount was significantly greater in the novel mucin-type glycoprotein.
また、シアル酸濃度も、ブタ胃粘膜ムチンでは0.045~0.051μmol/mgであったのに対して、新規ムチン型糖タンパク質では0.068~0.085μmol/mg、ラット腸管粘膜ムチンでは0.189~0.208μmol/mgであった。すなわち、O-結合型糖1モルに対するシアル酸の量は、ブタ胃粘膜ムチンの0.060~0.070モル(0.045/0.752≒0.060~0.051/0.728≒0.070)に対して、新規ムチン型糖タンパク質では0.124~0.196モル(0.068/0.548≒0.124~0.085/0.434≒0.196)、ラット腸管粘膜ムチンでは0.380~0.479モル(0.189/0.498≒0.380~0.208/0.434≒0.479)であり、新規ムチン型糖タンパク質およびラット腸管粘膜ムチンの方が顕著に大きいことが明らかになった。In addition, the sialic acid concentration was 0.045-0.051 μmol/mg in porcine gastric mucosal mucin, 0.068-0.085 μmol/mg in the novel mucin-type glycoprotein, and 0.189-0.208 μmol/mg in rat intestinal mucosal mucin. That is, the amount of sialic acid per mole of O-linked sugar was 0.060-0.070 moles (0.045/0.752 ≒ 0.060-0.051/0.728 ≒ 0.070) for porcine gastric mucosal mucin, 0.124-0.196 moles (0.068/0.548 ≒ 0.124-0.085/0.434 ≒ 0.196) for the novel mucin-type glycoprotein, and 0.380-0.479 moles (0.189/0.498 ≒ 0.380-0.208/0.434 ≒ 0.479) for rat intestinal mucosal mucin, indicating that the novel mucin-type glycoprotein and rat intestinal mucosal mucin are significantly larger.
一方、表2に示すように、新規ムチン型糖タンパク質の糖鎖は、ガラクトースをおよそ0.3~0.7μmol/mg、フコースをおよそ0.3~0.5μmol/mg、マンノースをおよそ0~0.05μmol/mg、N-アセチルグルコサミン(GlcNAc)をおよそ0.3~0.6μmol/mg、N-アセチルガラクトサミン(GalNAc)をおよそ0.7~1.1μmol/mg含有することが明らかになった。On the other hand, as shown in Table 2, it was revealed that the glycans of the novel mucin-type glycoprotein contain approximately 0.3 to 0.7 μmol/mg of galactose, approximately 0.3 to 0.5 μmol/mg of fucose, approximately 0 to 0.05 μmol/mg of mannose, approximately 0.3 to 0.6 μmol/mg of N-acetylglucosamine (GlcNAc), and approximately 0.7 to 1.1 μmol/mg of N-acetylgalactosamine (GalNAc).
以上の結果から、新規ムチン型糖タンパク質は、ロット間の差異や測定誤差を鑑みても、O-グリコシド結合している糖1モルに対し、硫酸基を0.07モル以上という高い割合で含有するという点で、新規な成分ないし構造を有することが明らかになった。また、新規ムチン型糖タンパク質は、硫酸基に加えてシアル酸の含有量も大きく、O-グリコシド結合している糖1モルに対し、シアル酸を0.1モル以上含有することが明らかになった。 These results demonstrate that the novel mucin-type glycoprotein has a novel component or structure in that it contains a high ratio of sulfate groups (0.07 moles or more) per mole of O-glycosidically linked sugar, even taking into account differences between lots and measurement errors. Furthermore, it was revealed that the novel mucin-type glycoprotein also contains a high amount of sialic acid in addition to sulfate groups, containing 0.1 moles or more of sialic acid per mole of O-glycosidically linked sugar.
ここで、一般に、ムチン型糖鎖においては、硫酸基は糖鎖の非還元末端の糖残基に付加している場合が多い。従って、表1の測定結果において、暫定的に、O-結合型糖のモル数をムチン型糖鎖のモル数と見なし、全ての硫酸基がムチン型糖鎖の非還元末端に位置すると見なした場合、新規ムチン型糖タンパク質では、ムチン型糖鎖0.481モル(平均値)に対して、硫酸基は0.064モル(平均値)であるから、硫酸基による糖鎖非還元末端の封鎖率(末端キャッピング率)は、平均約13.3%((0.064/0.481)×100≒13.31)となる。これに対して、ブタ胃粘膜ムチンでは、ムチン型糖鎖0.740モル(平均値)に対して、硫酸基は0.040モル(平均値)であるから、硫酸基による末端キャッピング率は、平均約5.4%((0.040/0.740)×100≒5.41)に過ぎない。また、ラット腸管粘膜ムチンでも、ムチン型糖鎖0.466モル(平均値)に対して、硫酸基は0.026モル(平均値)であるから、硫酸基による末端キャッピング率は、平均約5.6%((0.026/0.466)×100≒5.58)に過ぎない。すなわち、新規ムチン型糖タンパク質は多数の糖鎖非還元末端に硫酸基を含有し、係る末端キャッピング率は、ブタ胃粘膜ムチンやラット腸管粘膜ムチンなどの他のムチン型糖タンパク質と比較して2倍以上と顕著に高いことが明らかになった。このことから、新規ムチン型糖タンパク質は、多数の糖鎖非還元末端に硫酸基を含有するという特有の構造を有することが明らかになった。Here, generally, in mucin-type glycans, sulfate groups are often attached to sugar residues at the non-reducing end of the glycan. Therefore, in the measurement results in Table 1, if we provisionally consider the number of moles of O-linked sugars to be the number of moles of mucin-type glycans, and assume that all sulfate groups are located at the non-reducing end of the mucin-type glycan, then in the novel mucin-type glycoprotein, there are 0.064 moles (average value) of sulfate groups compared to 0.481 moles (average value) of mucin-type glycans, and the blocking rate of the non-reducing end of the glycan with sulfate groups (terminal capping rate) is approximately 13.3% on average ((0.064/0.481) x 100 ≒ 13.31). In contrast, in the case of porcine gastric mucosal mucin, the mucin-type glycan has 0.740 moles (average value) and sulfate group has 0.040 moles (average value), so the terminal capping rate by sulfate group is only about 5.4% on average ((0.040/0.740) x 100 ≒ 5.41). In addition, in the case of rat intestinal mucosal mucin, the mucin-type glycan has 0.466 moles (average value) and sulfate group has 0.026 moles (average value), so the terminal capping rate by sulfate group is only about 5.6% on average ((0.026/0.466) x 100 ≒ 5.58). In other words, it was revealed that the novel mucin-type glycoprotein contains sulfate groups at many non-reducing ends of glycans, and the terminal capping rate is remarkably higher, more than twice as high as that of other mucin-type glycoproteins such as porcine gastric mucosal mucin and rat intestinal mucosal mucin. This demonstrated that the novel mucin-type glycoprotein has a unique structure in which many of the glycans contain sulfate groups at the non-reducing ends.
<実施例3>新規ムチン型糖タンパク質の評価:ムチン非摂取ラットにおけるムシナーゼ活性
実施例1の新規ムチン型糖タンパク質および比較例1のブタ胃粘膜ムチンについて、ムチンを摂取しないラットの糞便に含まれるムチン型糖鎖分解酵素(ムシナーゼ)によって分解される程度(ムシナーゼ活性)を分析した。なお、糞便中に存在するムシナーゼの大部分は腸内細菌に由来するものである。
Example 3: Evaluation of novel mucin-type glycoprotein: mucinase activity in rats not ingesting mucin The extent to which the novel mucin-type glycoprotein of Example 1 and the porcine gastric mucosa mucin of Comparative Example 1 are decomposed by a mucin-type glycolytic enzyme (mucinase) contained in the feces of rats not ingesting mucin (mucinase activity) was analyzed. Most of the mucinase present in the feces is derived from intestinal bacteria.
(1)ムシナーゼ酵素液の調製
比較例2(1)の標準精製飼料を摂取したラットから、糞便を採取した。採取から3時間以内の糞便に100倍量(w/v) の0.01M酢酸バッファー(pH5.5)を加えた後、糞便をハサミで細断し、氷中で20分間放置することで軟化させた。ホモジナイザーPT-2100(KINEMATICA) を用いて、4℃にてレベル11で30秒間破砕して均一化したものをムシナーゼ酵素液とした。
(1) Preparation of mucinase enzyme solution Feces were collected from rats that had consumed the standard purified feed of Comparative Example 2 (1). Within 3 hours of collection, 100 volumes (w/v) of 0.01 M acetate buffer (pH 5.5) was added to the feces, which was then shredded with scissors and left on ice for 20 minutes to soften it. The feces were homogenized at 4°C for 30 seconds at level 11 using a homogenizer PT-2100 (KINEMATICA) to prepare a mucinase enzyme solution.
(2)ムシナーゼ反応
新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチン200mgを0.01M酢酸バッファー(pH5.5)10mLに溶解し、一晩冷蔵保存して、これを基質溶液とした。ムシナーゼ酵素液を30℃で2分間予備加温した後、ムシナーゼ酵素液0.9mLに対して基質溶液0.1mLを加え、30℃で30分置くことにより、ムシナーゼ反応を行った。その後、沸騰水中で3分間加熱して酵素を失活させることで反応を停止させ、これを反応後溶液とした。
(2)
(3)還元糖濃度の測定
反応後溶液中に遊離した還元糖の量を、Somogyi-Nelson法により測定した。すなわち、まず、A液(15%硫酸銅溶液)とB液(蒸留水500mLにNa2CO3を12.5g、ロッシェル塩を12.5g、NaHCO3を10gおよびNa2SO4を100g溶解した溶液)とを、体積比1:25の割合で混合して、Somogyi試薬を調製した。また、蒸留水450mLに(NH4)6Mo7O24・4H2Oを25g溶解させた溶液と、H2SO4を21mLと、蒸留水25mLにNa2HAsO4・7H2Oを3g溶解させた溶液とを混合し、37℃で24~48時間加温して、Nelson試薬を調製した。Nelson試薬は常温で保存して、使用前には再度、37℃で24~48時間加温した。
(3) Measurement of reducing sugar concentration The amount of reducing sugar liberated in the solution after the reaction was measured by the Somogyi-Nelson method. That is, first, solution A (15% copper sulfate solution) and solution B (a solution in which 12.5 g of Na 2 CO 3 , 12.5 g of Rochelle salt, 10 g of NaHCO 3 , and 100 g of Na 2 SO 4 were dissolved in 500 mL of distilled water) were mixed in a volume ratio of 1:25 to prepare a Somogyi reagent. In addition, a solution in which 25 g of (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24.4H 2 O was dissolved in 450 mL of distilled water, 21 mL of H 2 SO 4 , and a solution in which 3 g of Na 2 HAsO 4.7H 2 O was dissolved in 25 mL of distilled water were mixed and heated at 37 ° C. for 24 to 48 hours to prepare a Nelson reagent. The Nelson reagent was stored at room temperature and was reheated at 37° C. for 24 to 48 hours before use.
標準試料には1mg/mLのD(+)-グルコース(Wako)を用い、蒸留水で25~200μg/mLの希釈系列を作製した。標準試料または反応後溶液1mLに対してSomogyi試薬1mLを加え、ビー玉で試験管にふたをして沸騰水中で20分間反応させた。その後直ちに氷水中で冷やすことで逆酸化を防ぐとともに反応を停止した。次いで、Nelson試薬1mLを加え、15分間放置して発色させた後、これを450μL量り取り、3.3mLの蒸留水に加えた。2330×g、室温にて10分間遠心分離して上清を回収し、660nmで吸光度を測定した。標準試料の吸光度測定結果に基づき、検量線を作成した。この検量線を用いて、反応後溶液の吸光度測定結果から、反応後溶液中の還元糖濃度(nmol/mL)を算出した。その結果を図1に示す。 1 mg/mL D(+)-glucose (Wako) was used as the standard sample, and a dilution series of 25 to 200 μg/mL was prepared with distilled water. 1 mL of Somogyi reagent was added to 1 mL of the standard sample or the reaction solution, and the test tube was covered with a marble and reacted in boiling water for 20 minutes. The reaction was stopped by immediately cooling in ice water to prevent reverse oxidation. Next, 1 mL of Nelson reagent was added, and the mixture was left for 15 minutes to develop color, after which 450 μL of this was measured and added to 3.3 mL of distilled water. The mixture was centrifuged at 2330 × g and room temperature for 10 minutes to recover the supernatant, and the absorbance was measured at 660 nm. A calibration curve was created based on the absorbance measurement results of the standard sample. Using this calibration curve, the reducing sugar concentration (nmol/mL) in the reaction solution was calculated from the absorbance measurement results of the reaction solution. The results are shown in Figure 1.
図1に示すように、新規ムチン型糖タンパク質およびブタ胃粘膜ムチンのいずれも、酵素反応時間が長いほど還元糖濃度が大きかった。すなわち、糞中に存在するムシナーゼにより、糖鎖が分解されて還元糖が生成したことが明らかになった。しかしながら、新規ムチン型糖タンパク質とブタ胃粘膜ムチンとで還元糖濃度を比較すると、酵素反応時間が10分、20分および30分のいずれにおいても、新規ムチン型糖タンパク質の方が顕著に小さく、ブタ胃粘膜ムチンの約1/3~1/5の濃度であった。すなわち、新規ムチン型糖タンパク質に対するムシナーゼ活性は、ブタ胃粘膜ムチンと比較して顕著に小さかった。この結果から、新規ムチン型糖タンパク質は、ムチンを含有しない精製飼料を摂取したラットの腸内細菌によっては資化されにくい、特有の成分ないし構造を有することが明らかになった。As shown in Figure 1, the reducing sugar concentration increased with increasing enzyme reaction time for both the novel mucin-type glycoprotein and porcine gastric mucosal mucin. This indicates that the sugar chains were decomposed to produce reducing sugars by mucinase present in the feces. However, when comparing the reducing sugar concentrations of the novel mucin-type glycoprotein and porcine gastric mucosal mucin, the reducing sugar concentration was significantly lower for the novel mucin-type glycoprotein at enzyme reaction times of 10, 20, and 30 minutes, and was approximately 1/3 to 1/5 of that of porcine gastric mucosal mucin. In other words, the mucinase activity for the novel mucin-type glycoprotein was significantly lower than that for porcine gastric mucosal mucin. This result indicates that the novel mucin-type glycoprotein has a unique component or structure that is difficult to assimilate by the intestinal bacteria of rats that ingested purified feed that does not contain mucin.
一般に、ムチン型糖鎖の分解は、エキソ型のムシナーゼによって非還元末端から進行するが、糖鎖非還元末端に硫酸エステルやシアル酸が存在する場合は分解が阻害される。このことと、実施例2の結果とを鑑みると、新規ムチン型糖タンパク質に対するムシナーゼ活性が小さい理由は、新規ムチン型糖タンパク質の糖鎖非還元末端の多数に硫酸基やシアル酸が存在するためとも考えられる。In general, the decomposition of mucin-type glycans proceeds from the non-reducing end by exo-type mucinase, but decomposition is inhibited when sulfate esters or sialic acid are present at the non-reducing end of the glycan. Considering this and the results of Example 2, it is possible that the reason for the low mucinase activity against the novel mucin-type glycoprotein is due to the presence of sulfate groups and sialic acid at many of the non-reducing ends of the glycan of the novel mucin-type glycoprotein.
<実施例4>新規ムチン型糖タンパク質の評価:ムチン摂取ラットにおけるムシナーゼ活性
実施例1の新規ムチン型糖タンパク質、比較例1のブタ胃粘膜ムチンおよび比較例2のラット腸管粘膜ムチンについて、ムチンを摂取したラットの糞便に含まれるムシナーゼによって分解される程度(ムシナーゼ活性)を分析した。
Example 4: Evaluation of novel mucin-type glycoprotein: mucinase activity in rats that ingested mucin The extent to which the novel mucin-type glycoprotein of Example 1, the porcine gastric mucosa mucin of Comparative Example 1, and the rat intestinal mucosa mucin of Comparative Example 2 were decomposed by mucinase contained in the feces of rats that ingested mucin (mucinase activity) was analyzed.
(1)ラットの飼育
7週齢(体重150~170g)のWistar系雄ラット(日本エスエルシー)18匹を6匹ずつ3群に分け、対照群、1.5%新規ムチン群、1.5%ブタ胃粘膜ムチン群とした。各群につき、下記の飼料を水道水とともに自由摂取させながら、15日間飼育した。飼育条件は、室温24±1℃、相対湿度55±5℃、12時間の明暗周期(7:00-19:00点灯)、ステンレス製ゲージ内での個別飼育とした。12日目に糞便を採取した後、15日目に解剖して盲腸を摘出し、切り開いて盲腸組織および盲腸内容物を回収した。
対照群:比較例2(1)の標準精製飼料。
1.5%新規ムチン群:比較例2(1)の標準精製飼料において、コーンスターチを置換することにより1.5%の新規ムチン型糖タンパク質を含有する飼料。
1.5%ブタ胃粘膜ムチン群:比較例2(1)の標準精製飼料において、コーンスターチを置換することにより1.5%のブタ胃粘膜ムチンを含有する飼料。
(1) Rat breeding Eighteen 7-week-old (body weight 150-170 g) male Wistar rats (Japan SLC) were divided into three groups of six rats each: a control group, a 1.5% novel mucin group, and a 1.5% porcine gastric mucosa mucin group. Each group was bred for 15 days with free intake of the following feed along with tap water. The breeding conditions were room temperature 24±1°C, relative humidity 55±5°C, 12-hour light-dark cycle (lights on 7:00-19:00), and individual breeding in stainless steel cages. Feces were collected on the 12th day, and the cecum was removed by dissection on the 15th day and cut open to collect cecal tissue and cecal contents.
Control group: Standard purified feed of Comparative Example 2(1).
1.5% novel mucin group: Feed containing 1.5% novel mucin-type glycoprotein by substituting cornstarch in the standard purified feed of Comparative Example 2(1).
1.5% porcine gastric mucosa mucin group: Feed containing 1.5% porcine gastric mucosa mucin by substituting cornstarch in the standard purified feed of Comparative Example 2(1).
(2)ムシナーゼ酵素液の調製
対照群、1.5%新規ムチン群および1.5%ブタ胃粘膜ムチン群の糞便から、実施例3(1)に記載の方法によりムシナーゼ酵素液を調製し、「対照群由来酵素」、「新規ムチン群由来酵素」および「ブタ胃粘膜ムチン群由来酵素」とした。また、これらのムシナーゼ酵素液中のタンパク質濃度を実施例2(1)に記載のLowry法に従って測定した。
(2) Preparation of mucinase enzyme solutions Mucinase enzyme solutions were prepared from the feces of the control group, the 1.5% novel mucin group, and the 1.5% porcine gastric mucosa mucin group by the method described in Example 3(1), and designated as "enzyme derived from the control group,""enzyme derived from the novel mucin group," and "enzyme derived from the porcine gastric mucosa mucin group." The protein concentrations in these mucinase enzyme solutions were measured according to the Lowry method described in Example 2(1).
(3)ムシナーゼ反応
実施例1の新規ムチン型糖タンパク質、比較例1のブタ胃粘膜ムチンおよび比較例2のラット腸管粘膜ムチンの3種類を基質とし、本実施例4(2)のムシナーゼ酵素液を用いて、実施例3(2)に記載の方法によりムシナーゼ反応を行った。ただし、ラット腸管粘膜ムチンを基質とした反応では、ムシナーゼ酵素液を0.01M酢酸バッファー(pH5.5)により4倍に希釈してから用いた。続いて、実施例3(3)に記載の方法により還元糖濃度を測定した。測定した還元糖濃度は、ムシナーゼ反応の時間およびムシナーゼ酵素液中のタンパク質量で除し、ムシナーゼ酵素液中のタンパク質1mgによりムシナーゼ反応1分間当たりに生じた還元糖の量(nmol/分/mgタンパク質)として表した。ラット腸管粘膜ムチンを基質とした場合の結果を図2に、ブタ胃粘膜ムチンを基質とした場合の結果を図3に、新規ムチン型糖タンパク質を基質とした場合の結果を図4に、それぞれ示す。
(3) Mucinase reaction Using three types of substrates, namely the novel mucin-type glycoprotein of Example 1, the porcine gastric mucosa mucin of Comparative Example 1, and the rat intestinal mucosa mucin of Comparative Example 2, the mucinase reaction was carried out by the method described in Example 3 (2) using the mucinase enzyme solution of this Example 4 (2). However, in the reaction using rat intestinal mucosa mucin as the substrate, the mucinase enzyme solution was diluted 4-fold with 0.01 M acetate buffer (pH 5.5) before use. Subsequently, the reducing sugar concentration was measured by the method described in Example 3 (3). The measured reducing sugar concentration was divided by the time of the mucinase reaction and the amount of protein in the mucinase enzyme solution, and expressed as the amount of reducing sugar (nmol/min/mg protein) generated per minute of mucinase reaction by 1 mg of protein in the mucinase enzyme solution. The results when rat intestinal mucosa mucin was used as the substrate are shown in FIG. 2, the results when porcine gastric mucosa mucin was used as the substrate are shown in FIG. 3, and the results when the novel mucin-type glycoprotein was used as the substrate are shown in FIG. 4.
図2に示すように、ラット腸管粘膜ムチンを基質とした場合の還元糖の量は、対照群由来酵素では29.6±2.1nmol/分/mgタンパク質であったのに対して、新規ムチン群由来酵素では92.6±5.7nmol/分/mgタンパク質、ブタ胃粘膜ムチン群由来酵素では87.6±13.0nmol/分/mgタンパク質であり、いずれも対照群由来酵素と比較して有意に高かった。すなわち、ラット腸管粘膜ムチンに対するムシナーゼ活性は、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチンを摂取したラットの糞便に含まれるムシナーゼの方が、ムチンを摂取しないラットの糞便に含まれるムシナーゼよりも高かった。この結果から、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチンの摂取により、「腸管粘膜から分泌されるムチン」に対する分解活性が高い腸内細菌が誘導されることが明らかになった。As shown in Figure 2, the amount of reducing sugars produced when rat intestinal mucosa mucin was used as a substrate was 29.6 ± 2.1 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the control group, 92.6 ± 5.7 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the novel mucin group, and 87.6 ± 13.0 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the porcine gastric mucosa mucin group, all of which were significantly higher than those of the enzyme derived from the control group. In other words, the mucinase activity against rat intestinal mucosa mucin was higher in the mucinase contained in the feces of rats that had ingested the novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosa mucin than in the feces of rats that had not ingested mucin. These results demonstrated that ingestion of the novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosa mucin induces intestinal bacteria with high decomposition activity against "mucin secreted from the intestinal mucosa."
次に、図3に示すように、ブタ胃粘膜ムチンを基質とした場合の還元糖の量は、対照群由来酵素では7.6±1.8nmol/分/mgタンパク質であったのに対して、新規ムチン群由来酵素では21.9±2.6nmol/分/mgタンパク質、ブタ胃粘膜ムチン群由来酵素では23.6±5.3nmol/分/mgタンパク質であり、いずれも対照群由来酵素と比較して有意に高かった。すなわち、ブタ胃粘膜ムチンに対するムシナーゼ活性は、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチンを摂取したラットの糞便に含まれるムシナーゼの方が、ムチンを摂取しないラットの糞便に含まれるムシナーゼよりも高かった。この結果から、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチンの摂取により、「ブタ胃粘膜ムチン」に対する分解活性が高い腸内細菌が誘導されることが明らかになった。Next, as shown in Figure 3, the amount of reducing sugars when porcine gastric mucosal mucin was used as a substrate was 7.6 ± 1.8 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the control group, whereas it was 21.9 ± 2.6 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the novel mucin group and 23.6 ± 5.3 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the porcine gastric mucosal mucin group, both of which were significantly higher than those of the enzyme derived from the control group. In other words, the mucinase activity against porcine gastric mucosal mucin was higher in the mucinase contained in the feces of rats that had ingested the novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosal mucin than in the feces of rats that had not ingested mucin. These results demonstrated that ingestion of the novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosal mucin induces intestinal bacteria with high decomposition activity against "porcine gastric mucosal mucin."
最後に、図4に示すように、新規ムチン型糖タンパク質を基質とした場合の還元糖の量は、対照群由来酵素では3.3±0.4nmol/分/mgタンパク質、ブタ胃粘膜ムチン群由来酵素では5.3±0.6nmol/分/mgタンパク質であったのに対して、新規ムチン群由来酵素では9.6±0.7nmol/分/mgタンパク質であり、対照群由来酵素およびブタ胃粘膜ムチン群由来酵素と比較して有意に高かった。すなわち、新規ムチン型糖タンパク質に対するムシナーゼ活性は、新規ムチン型糖タンパク質を摂取したラットの糞便に含まれるムシナーゼの方が、ムチンを摂取しないラットの糞便に含まれるムシナーゼはもとより、ブタ胃粘膜ムチンを摂取したラットの糞便に含まれるムシナーゼよりも高かった。この結果から、新規ムチン型糖タンパク質の摂取により、「新規ムチン型糖タンパク質」に対する分解活性が高い腸内細菌が誘導されることが明らかになった。Finally, as shown in Figure 4, the amount of reducing sugars produced when the novel mucin-type glycoprotein was used as a substrate was 3.3 ± 0.4 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the control group, 5.3 ± 0.6 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the porcine gastric mucosa mucin group, and 9.6 ± 0.7 nmol/min/mg protein for the enzyme derived from the novel mucin group, which was significantly higher than the enzyme derived from the control group and the enzyme derived from the porcine gastric mucosa mucin group. In other words, the mucinase activity against the novel mucin-type glycoprotein was higher in the mucinase contained in the feces of rats that had ingested the novel mucin-type glycoprotein than in the feces of rats that had not ingested mucin, as well as in the feces of rats that had ingested porcine gastric mucin. These results demonstrated that ingestion of the novel mucin-type glycoprotein induces intestinal bacteria with high decomposition activity against the "novel mucin-type glycoprotein."
以上のとおり、新規ムチン型糖タンパク質またはブタ胃粘膜ムチンのいずれを摂取した場合も、ブタ胃粘膜ムチンに対する分解活性は同程度に高くなった(図3)のに対して、新規ムチン型糖タンパク質に対する分解活性は、新規ムチン型糖タンパク質を摂取した場合にのみ、高くなった(図4)。この結果から、新規ムチン型糖タンパク質は、ブタ胃粘膜ムチンの摂取により誘導される腸内細菌によっては分解されにくい、特有の成分ないし構造を有することが明らかになった。また、新規ムチン型糖タンパク質の摂取により、ブタ胃粘膜ムチンの摂取により誘導されるものとは異なる、特有の腸内細菌叢を誘導できることが明らかになった。As described above, the decomposition activity against porcine gastric mucosal mucin was similarly high when either the novel mucin-type glycoprotein or porcine gastric mucosal mucin was ingested (Fig. 3), whereas the decomposition activity against the novel mucin-type glycoprotein was high only when the novel mucin-type glycoprotein was ingested (Fig. 4). These results demonstrated that the novel mucin-type glycoprotein has unique components or structures that are difficult to decompose by the intestinal bacteria induced by the ingestion of porcine gastric mucosal mucin. It was also demonstrated that the ingestion of the novel mucin-type glycoprotein can induce a unique intestinal bacterial flora that differs from that induced by the ingestion of porcine gastric mucosal mucin.
(4)盲腸内容物中のO-結合型糖濃度の測定
本実施例4(1)で回収した盲腸内容物から、比較例2(2)に記載の方法により盲腸内容物ムチン画分を調製した。ここで、ムチンを摂取しないラット(対照群)の盲腸内容物に含まれるムチンはラット腸管粘膜ムチンであるが、ムチンを摂取したラット(1.5%新規ムチン群、1.5%ブタ胃粘膜ムチン群)の盲腸内容物に含まれるムチンは、ラット腸管粘膜ムチンおよび摂取したムチンに由来する。
(4) Measurement of O-linked sugar concentration in cecal contents A cecal contents mucin fraction was prepared from the cecal contents collected in Example 4 (1) by the method described in Comparative Example 2 (2). Here, the mucin contained in the cecal contents of rats that did not ingest mucin (control group) was rat intestinal mucosa mucin, whereas the mucin contained in the cecal contents of rats that ingested mucin (1.5% novel mucin group, 1.5% porcine gastric mucosa mucin group) was derived from rat intestinal mucosa mucin and the ingested mucin.
調製した盲腸内容物ムチン画分に蒸留水を加えて5mLに定容した後、さらに蒸留水で10倍に希釈した。これを測定試料として、実施例2(3)に記載の方法により、O-グリコシド結合している糖(O-結合型糖)の濃度を測定した。標準試料の測定結果を基に、測定試料におけるO-結合型糖の濃度を求め、盲腸内容物ムチン画分1g当たりのO-結合型糖濃度(μmol/g)を算出した。その結果を図5に示す。Distilled water was added to the prepared cecal content mucin fraction to a constant volume of 5 mL, and then the fraction was further diluted 10-fold with distilled water. Using this as the measurement sample, the concentration of O-glycosidically linked sugars (O-linked sugars) was measured by the method described in Example 2 (3). Based on the measurement results of the standard sample, the concentration of O-linked sugars in the measurement sample was determined, and the O-linked sugar concentration (μmol/g) per 1 g of cecal content mucin fraction was calculated. The results are shown in Figure 5.
図5に示すように、O-結合型糖濃度は、対照群では0.50±0.04μmol/gであったのに対して、1.5%新規ムチン群では2.26±0.47μmol/gであり、対照群と比較して有意に高かった。一方、1.5%ブタ胃粘膜ムチン群のO-結合型糖濃度は0.54±0.11μmol/gであり、対照群と比較して有意差は無かった。ここで、O-結合型糖の濃度は、ムチン型糖鎖の量に比例すると考えられる。従って、新規ムチン型糖タンパク質を摂取したラットの腸内には、ブタ胃粘膜ムチンを摂取したラットの腸内と比較して、顕著に多くのムチン型糖鎖が残存していることが明らかになった。As shown in FIG. 5, the O-linked sugar concentration was 0.50±0.04 μmol/g in the control group, whereas it was 2.26±0.47 μmol/g in the 1.5% novel mucin group, which was significantly higher than the control group. On the other hand, the O-linked sugar concentration in the 1.5% porcine gastric mucosa mucin group was 0.54±0.11 μmol/g, which was not significantly different from the control group. Here, the concentration of O-linked sugar is considered to be proportional to the amount of mucin-type glycans. Therefore, it was revealed that a significantly larger amount of mucin-type glycans remained in the intestines of rats that had ingested the novel mucin-type glycoprotein, compared to the intestines of rats that had ingested porcine gastric mucosa mucin.
この結果から、新規ムチン型糖タンパク質は、ブタ胃粘膜ムチンと比較してラット腸内で利用される速度が遅いことが明らかになった。その理由は、実施例3および本実施例4(3)で述べたように、新規ムチン型糖タンパク質が、これを摂取していない腸内細菌によっては資化されにくい、特有の成分ないし構造を有するためと考えられる。なお、盲腸組織の杯細胞数、クリプト長および盲腸内容物中のアンモニア濃度については、各群間に有意差はなかった。 These results revealed that the novel mucin-type glycoprotein was utilized more slowly in the rat intestine than porcine gastric mucosa mucin. This is thought to be because, as described in Example 3 and this Example 4 (3), the novel mucin-type glycoprotein has a unique component or structure that is difficult to assimilate by intestinal bacteria that have not ingested it. There were no significant differences between the groups in the number of goblet cells in the cecal tissue, crypt length, or ammonia concentration in the cecal contents.
<実施例5>新規ムチン型糖タンパク質の評価:腸内細菌への作用
実施例1の新規ムチン型糖タンパク質および比較例1のブタ胃粘膜ムチンを摂取したラットにおける腸内細菌(全真正細菌、アッカーマンシア ムシニフィラおよびバクテロイデス テタイオタオミクロン)量の変化を、16S rRNA遺伝子を標的としたリアルタイムPCR法により分析した。
Example 5: Evaluation of novel mucin-type glycoprotein: effect on intestinal bacteria Changes in the amount of intestinal bacteria (total eubacteria, Akkermansia muciniphila, and Bacteroides thetaiotaomicron) in rats that had ingested the novel mucin-type glycoprotein of Example 1 and the porcine gastric mucosa mucin of Comparative Example 1 were analyzed by real-time PCR targeting the 16S rRNA gene.
(1)ラットの飼育
7週齢(体重150~170g)のWistar系雄ラット(日本エスエルシー)24匹を6匹ずつ4群に分け、対照群、0.75%新規ムチン群、1.5%新規ムチン群、1.5%ブタ胃粘膜ムチン群とした。各群につき、下記の飼料を水道水とともに自由摂取させながら、14日間飼育した。飼育条件は、実施例4(1)に記載の条件と同様にした。その後、解剖して盲腸を摘出し、切り開いて盲腸内容物を回収した。
対照群:比較例2(1)の標準精製飼料。
0.75%新規ムチン群:比較例2(1)の標準精製飼料において、コーンスターチを置換することにより0.75%の新規ムチン型糖タンパク質を含有する飼料。
1.5%新規ムチン群:比較例2(1)の標準精製飼料において、コーンスターチを置換することにより1.5%の新規ムチン型糖タンパク質を含有する飼料。
1.5%ブタ胃粘膜ムチン群:比較例2(1)の標準精製飼料において、コーンスターチを置換することにより1.5%のブタ胃粘膜ムチンを含有する飼料。
(1) Rat breeding Twenty-four 7-week-old (body weight 150-170 g) male Wistar rats (Japan SLC) were divided into four groups of six rats each: a control group, a 0.75% novel mucin group, a 1.5% novel mucin group, and a 1.5% porcine gastric mucosa mucin group. Each group was bred for 14 days while being allowed to freely consume the following feed along with tap water. The breeding conditions were the same as those described in Example 4 (1). Thereafter, the cecum was removed by dissection and cut open to collect the cecal contents.
Control group: Standard purified feed of Comparative Example 2(1).
0.75% novel mucin group: Feed containing 0.75% novel mucin-type glycoprotein by substituting cornstarch in the standard purified feed of Comparative Example 2(1).
1.5% novel mucin group: Feed containing 1.5% novel mucin-type glycoprotein by substituting cornstarch in the standard purified feed of Comparative Example 2(1).
1.5% porcine gastric mucosa mucin group: Feed containing 1.5% porcine gastric mucosa mucin by substituting cornstarch in the standard purified feed of Comparative Example 2(1).
(2)DNAの抽出
盲腸内容物からのDNAの抽出は、DNA抽出キットISOFECAL for Beads Beating(ニッポンジーン)を用いて行った。具体的には、150mgの盲腸内容物に1mLのLysis Solution Fを加えて懸濁した後、全量を2mL容量のBeads Tubeへ移して混合した。続いて、ビーズ式破砕装置により、2700rpm、室温にて2分間ビーズ破砕した後、12000×g、室温にて5分間遠心分離し、上清600μLを2mL容量のマイクロチューブに移した。Purification solutionを400μL加えて混合した後、クロロホルムを600μL加えて15秒間ボルテックスミキサーにより混合した。12000×g、室温にて5分間遠心分離し、上清800μLを1.5mL容量マイクロチューブに移してPrecipitation solutionを800μL加えてボルテックスミキサーで混合した。20000×g、室温にて15分間遠心分離して上清を除去した。沈殿物にWash solution 1 mLを加えて転倒混和した。20000×g、4℃にて10分間遠心分離し、上清を除去して沈殿物に70%エタノール1mLとEtachinmate2μLを加えてボルテックスミキサーで混合した。20000×g、4℃にて5分間遠心分離し、上清を除去して沈殿物を乾燥させた後、TE(pH8.0)100μLに溶解した。この溶液をDNA溶液とした。
(2) Extraction of DNA Extraction of DNA from cecal contents was performed using the DNA extraction kit ISOFECAL for Beads Beating (Nippon Gene). Specifically, 150 mg of cecal contents was suspended in 1 mL of Lysis Solution F, and then the entire amount was transferred to a 2 mL Beads Tube and mixed. Next, the beads were crushed at 2700 rpm and room temperature for 2 minutes using a bead crusher, and then centrifuged at 12000 x g and room temperature for 5 minutes, and 600 μL of the supernatant was transferred to a 2 mL microtube. After adding and mixing 400 μL of purification solution, 600 μL of chloroform was added and mixed with a vortex mixer for 15 seconds. After centrifugation at 12000 x g and room temperature for 5 minutes, 800 μL of the supernatant was transferred to a 1.5 mL microtube, and 800 μL of Precipitation solution was added and mixed with a vortex mixer. The mixture was centrifuged at 20,000×g for 15 minutes at room temperature and the supernatant was removed. 1 mL of Wash solution was added to the precipitate and mixed by inversion. The mixture was centrifuged at 20,000×g for 10 minutes at 4°C, the supernatant was removed, and 1 mL of 70% ethanol and 2 μL of Etachinmate were added to the precipitate and mixed with a vortex mixer. The mixture was centrifuged at 20,000×g for 5 minutes at 4°C, the supernatant was removed, the precipitate was dried, and then dissolved in 100 μL of TE (pH 8.0). This solution was used as the DNA solution.
(3)リアルタイムPCR
リアルタイムPCRはLightCycler(登録商標)Nano(Roche)を用いて、添付の使用書に従って行った。反応液の組成は、鋳型DNA溶液が2μL、SYBR Premix EX Taq II(タカラバイオ)が10μL、10μMのセンスプライマー溶液が0.8μL、10μMのアンチセンスプライマー溶液が0.8μLおよびDEPC処理水が6.4μLの計20μLとした。なお、鋳型DNA溶液は、本実施例5(2)のDNA溶液を、全真正細菌を測定する場合は500倍に、アッカーマンシア ムシニフィラまたはバクテロイデス テタイオタオミクロンを測定する場合は100倍に、それぞれ希釈して用いた。既知濃度のDNAを用いた測定により検量線を作成し、係る検量線から、測定結果に基づき盲腸内容物1gあたりの各細菌の16S rDNAコピー数を絶対定量した。その結果を図6に示す。また、各細菌に特異的なプライマーの配列を以下に示す。
(3) Real-time PCR
Real-time PCR was performed using LightCycler (registered trademark) Nano (Roche) according to the attached instruction manual. The composition of the reaction solution was 2 μL of template DNA solution, 10 μL of SYBR Premix EX Taq II (Takara Bio), 0.8 μL of 10 μM sense primer solution, 0.8 μL of 10 μM antisense primer solution, and 6.4 μL of DEPC-treated water, totaling 20 μL. The template DNA solution was the DNA solution of this Example 5 (2) diluted 500 times when measuring total eubacteria, and 100 times when measuring Akkermansia muciniphila or Bacteroides thetaiotaomicron. A calibration curve was created by measurement using DNA of known concentration, and the 16S rDNA copy number of each bacterium per 1 g of cecal contents was absolutely quantified based on the measurement results from the calibration curve. The results are shown in FIG. 6. The sequences of primers specific to each bacterium are shown below.
《アッカーマンシア ムシニフィラ》
センスプライマー : CAGCACGTGAAGGTGGGGAC(配列番号1)
アンチセンスプライマー:CCTTGCGGTTGGCTTCAGAT(配列番号2)
《バクテロイデス テタイオタオミクロン》
センスプライマー : GCAAACTGGAGATGGCGA(配列番号3)
アンチセンスプライマー:AAGGTTTGGTGAGCCGTTA(配列番号4)
《全真正細菌》
センスプライマー :CGGCAACGAGCGCAACCC(配列番号5)
アンチセンスプライマー:CCATTGTAGCACGTGTGTAGCC(配列番号6)
Akkermansia muciniphila
Sense primer: CAGCACGTGAAGGTGGGGAC (SEQ ID NO: 1)
Antisense primer: CCTTGCGGTTGGCTTCAGAT (SEQ ID NO: 2)
Bacteroides thetaiotaomicron
Sense primer: GCAAACTGGAGATGGCGA (SEQ ID NO: 3)
Antisense primer: AAGGTTTGGTGAGCCGTTA (SEQ ID NO: 4)
All Eubacteria
Sense primer: CGGCAACGAGCGCAACCC (SEQ ID NO: 5)
Antisense primer: CCATTGTAGCACGTGTGTAGCC (SEQ ID NO: 6)
図6に示すように、全真正細菌の16S rDNAコピー数は、各群間に有意差はなかった。その一方で、アッカーマンシア ムシニフィラの16S rDNAコピー数は、1.5%新規ムチン群で対照群に対して有意に大きく、0.75%新規ムチン群でも、対照群と比較して、有意差はないものの大きかった。これに対して、ブタ胃粘膜ムチン群のアッカーマンシア ムシニフィラの16S rDNAコピー数は、対照群と同等であった。また、バクテロイデス テタイオタオミクロンの16S rDNAコピー数も、1.5%新規ムチン群で対照群に対して有意に大きく、0.75%新規ムチン群でも、対照群と比較して、有意差はないものの大きかった。これに対して、ブタ胃粘膜ムチン群のバクテロイデス テタイオタオミクロンの16S rDNAコピー数は、対照群と同等であった。As shown in FIG. 6, the 16S rDNA copy number of all eubacteria did not differ significantly between the groups. On the other hand, the 16S rDNA copy number of Akkermansia muciniphila was significantly higher in the 1.5% new mucin group than the control group, and was also higher in the 0.75% new mucin group than the control group, although there was no significant difference. In contrast, the 16S rDNA copy number of Akkermansia muciniphila in the porcine gastric mucosa mucin group was equivalent to that of the control group. The 16S rDNA copy number of Bacteroides thetaiotaomicron was also significantly higher in the 1.5% new mucin group than the control group, and was also higher in the 0.75% new mucin group than the control group, although there was no significant difference. In contrast, the 16S rDNA copy number of Bacteroides thetaiotaomicron in the porcine gastric mucosa mucin group was equivalent to that of the control group.
すなわち、ラット盲腸内容物中のアッカーマンシア属細菌の16S rDNAコピー数およびバクテロイデス属細菌の16S rDNAコピー数は、新規ムチン型糖タンパク質の摂取により顕著に増大した。この結果から、新規ムチン型糖タンパク質は、アッカーマンシア属細菌およびバクテロイデス属細菌の菌数を増加させる作用を有することが明らかになった。That is, the 16S rDNA copy numbers of Akkermansia bacteria and Bacteroides bacteria in the cecal contents of rats were significantly increased by ingestion of the novel mucin-type glycoprotein. This result demonstrated that the novel mucin-type glycoprotein has the effect of increasing the bacterial counts of Akkermansia bacteria and Bacteroides bacteria.
ここで、一般に、大多数の腸内細菌は硫酸基分解酵素(スルファターゼ)やシアル酸分解酵素(シアリダーゼ)を有していないために、硫酸基やシアル酸の含有量が高い糖鎖を資化できない。これに対して、アッカーマンシア属細菌およびバクテロイデス属細菌は、これらの酵素を有しているため、硫酸基やシアル酸の含有量が高い糖鎖を資化し、栄養源として利用できることが報告されている。Generally, most enterobacteria do not have the enzymes that break down sulfate groups (sulfatases) or sialic acid (sialidases), and therefore cannot assimilate glycans with high sulfate or sialic acid content. In contrast, it has been reported that bacteria of the genus Akkermansia and Bacteroides have these enzymes and can therefore assimilate glycans with high sulfate or sialic acid content and use them as a nutrient source.
しかしながら、本実施例5では、いずれの群も、表1に示すようにシアル酸の含有量が相当に高いラット腸管粘膜ムチンを元来有するにもかかわらず、これらの細菌の菌数は大きく異なっていた。よって、摂取するムチン型糖タンパク質においてシアル酸の含有量が高いことは、アッカーマンシア属細菌およびバクテロイデス属細菌の増加要因とならないことが示唆される。そして、硫酸基の含有量が高い新規ムチン型糖タンパク質を摂取した群のみにおいてこれらの細菌が増加したことから、硫酸基の含有量が高いことが、これらの細菌の増加要因となることが示唆される。However, in this Example 5, although all groups originally had rat intestinal mucosal mucin with a considerably high content of sialic acid as shown in Table 1, the numbers of these bacteria were significantly different. This suggests that a high content of sialic acid in the ingested mucin-type glycoprotein is not a factor in the increase of Akkermansia and Bacteroides bacteria. Furthermore, since these bacteria increased only in the group that ingested the novel mucin-type glycoprotein with a high content of sulfate groups, it suggests that a high content of sulfate groups is a factor in the increase of these bacteria.
すなわち、硫酸基の含有量が高いムチン型糖タンパク質を摂取したラットの腸内では、アッカーマンシア属細菌やバクテロイデス属細菌が、当該ムチン型糖タンパク質を利用できない他の腸内細菌種と比較して優性となり、特異的に増加したものと考えられる。このことから、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、硫酸基を0.07モル以上という高い割合で含有するムチン型糖タンパク質は、アッカーマンシア属細菌およびバクテロイデス属細菌の菌数を増加させる作用を有することが明らかになった。In other words, it is believed that in the intestines of rats that ingested a mucin-type glycoprotein with a high content of sulfate groups, Akkermansia bacteria and Bacteroides bacteria became dominant and specifically increased compared to other intestinal bacterial species that cannot utilize the mucin-type glycoprotein. This demonstrated that mucin-type glycoproteins that contain a high ratio of sulfate groups (0.07 moles or more per mole of sugar O-glycosidically linked to the core protein) have the effect of increasing the bacterial counts of Akkermansia bacteria and Bacteroides bacteria.
<実施例6>新規ムチン型糖タンパク質の評価:アッカーマンシア属細菌の菌数増加作用
(1)新規ムチン型糖タンパク質の調製および含有成分の解析
実施例1に記載の方法により、異なる5つの原料から新規ムチン型糖タンパク質を調製し、ロットI~Vとした。ただし、ロットIおよびロットIIIは真カスベ由来原料:水カスベ由来原料=2:1(重量比)の原料から、ロットIIは真カスベ由来原料のみから、ロットIVおよびロットVは水カスベ由来原料のみから、それぞれ調製した。これらについて、実施例2(1)~(5)に記載の方法によりタンパク質濃度、全糖濃度、O-結合型糖濃度、硫酸基濃度およびシアル酸濃度を測定した。その結果を表3に示す。なお、表3において、±の左側は平均値、右側は標準誤差を示す。標準誤差を付した数値は、各ロットから3つの試料をサンプリングして、各試料につき三重反復測定した結果である。標準誤差を付していない数値は、各ロットから1つの試料をサンプリングして、各試料につき三重反復測定した平均値である。
表3に示すように、新規ムチン型糖タンパク質は、いずれのロットにおいても、O-グリコシド結合している糖1モルに対し、硫酸基を0.07モル以上、シアル酸を0.1モル以上という高い割合で含有することが確認された。As shown in Table 3, it was confirmed that all lots of the novel mucin-type glycoprotein contained high ratios of sulfate groups (0.07 moles or more) and sialic acid (0.1 moles or more) per mole of O-glycosidically linked sugar.
(2)アミノ酸解析
本実施例6(1)の新規ムチン型糖タンパク質について、下記の方法により各アミノ酸の含有割合(mg/g)を測定した。また、測定結果に基づいて、総アミノ酸に占める各アミノ酸の質量百分率(%)を解析した。なお、下記の測定方法では、トリプトファン(W)、メチオニン(M)およびシステイン(C)は分解されるため、これらのアミノ酸は測定していない。また、「総アミノ酸」は「W、MおよびCを除く総アミノ酸」を意味する。解析結果を表4に示す。表4において、含有割合は、ムチン型糖タンパク質1g当たりの各アミノ酸の含有量(mg)で示す。また、質量百分率は、W、MおよびCを除くアミノ酸の総量に占める各アミノ酸の質量の百分率で示す。数値は、各ロットから1つの試料をサンプリングして、各試料につき二重反復測定した平均値である。
(2) Amino acid analysis The content ratio (mg/g) of each amino acid in the novel mucin-type glycoprotein of Example 6(1) was measured by the following method. Based on the measurement results, the mass percentage (%) of each amino acid in the total amino acids was analyzed. In the following measurement method, tryptophan (W), methionine (M), and cysteine (C) were not measured because these amino acids were decomposed. In addition, "total amino acids" means "total amino acids excluding W, M, and C". The analysis results are shown in Table 4. In Table 4, the content ratio is shown as the content (mg) of each amino acid per 1 g of mucin-type glycoprotein. In addition, the mass percentage is shown as the percentage of the mass of each amino acid in the total amount of amino acids excluding W, M, and C. The numerical values are the average values obtained by sampling one sample from each lot and measuring each sample in duplicate.
《アミノ酸の測定》
ムチン型糖タンパク質50mgを2.0mLの蒸留水に懸濁し、このうち0.5mLを1mL容量のバキュームリアクションチューブ (ジーエルサイエンス) に量り入れた。そこへ0.2%の2-メルカプトエタノールを含む12mol/Lの塩酸溶液を0.5mL加えてよく混合した後、真空ポンプ (DTC-22、ULVAC) で脱気した。流動パラフィン (Wako) で満たしたヒートブロック(HF61、ヤマト科学)にリアクションチューブを入れて110℃で24時間置くことにより、ムチン型糖タンパク質を酸加水分解した。リアクションチューブを室温に戻してチューブ内の内容物をメスフラスコに移した後、蒸留水で5回洗った。これに3mol/LのNaOH1.75mLを加えてpH2.2付近に調整した後、0.067mol/Lのクエン酸ナトリウム緩衝液(pH2.2、Wako) で25mLに定容した。これをメンブレンフィルター(DISMIC-13HP、13HP020AN、アドバンテック)でろ過してろ液を回収し、アミノ酸分析に供した。アミノ酸分析は、分析用カラム (日立ハイテクパックドカラム#2622PH、径4.6×60mm、日立ハイテクノロジーズ) およびプレカラム (日立パックドカラム #2650L、径4.6×40mm、日立ハイテクノロジーズ) を備えたL-8900形高速アミノ酸分析計 (日立ハイテクノロジーズ) で行った。溶離液 (MCI(商標)BUFFER L-8500-PH-KIT、三菱ケミカル) および反応液 (日立用ニンヒドリン発色溶液キット、Wako) は市販のキットを用いた。アミノ酸の標品には、アミノ酸混合標準液 H型 (Wako)1mLを0.067mol/Lのクエン酸ナトリウム緩衝液 (pH2.2、Wako) で25mLに定容したものを用いた。
50 mg of mucin-type glycoprotein was suspended in 2.0 mL of distilled water, and 0.5 mL of the suspension was weighed into a 1 mL vacuum reaction tube (GL Sciences). 0.5 mL of 12 mol/L hydrochloric acid solution containing 0.2% 2-mercaptoethanol was added thereto and mixed well, and then degassed with a vacuum pump (DTC-22, ULVAC). The reaction tube was placed in a heat block (HF61, Yamato Scientific) filled with liquid paraffin (Wako) and left at 110°C for 24 hours to acid-hydrolyze the mucin-type glycoprotein. The reaction tube was returned to room temperature, and the contents in the tube were transferred to a measuring flask and washed five times with distilled water. 1.75 mL of 3 mol/L NaOH was added to adjust the pH to around 2.2, and the volume was adjusted to 25 mL with 0.067 mol/L sodium citrate buffer (pH 2.2, Wako). The mixture was filtered through a membrane filter (DISMIC-13HP, 13HP020AN, Advantec) to recover the filtrate, which was then subjected to amino acid analysis. Amino acid analysis was performed using an L-8900 high-speed amino acid analyzer (Hitachi High-Technologies) equipped with an analytical column (Hitachi High-Tech packed column #2622PH, diameter 4.6 x 60 mm, Hitachi High-Technologies) and a precolumn (Hitachi packed column #2650L, diameter 4.6 x 40 mm, Hitachi High-Technologies). Commercially available kits were used for the eluent (MCI (trademark) BUFFER L-8500-PH-KIT, Mitsubishi Chemical) and reaction solution (Hitachi ninhydrin coloring solution kit, Wako). The amino acid standard used was 1 mL of amino acid mixed standard solution type H (Wako) diluted to 25 mL with 0.067 mol/L sodium citrate buffer (pH 2.2, Wako).
表4に示すように、ロットIVは、ロットI~IIIおよびロットVと比較して、セリンおよびスレオニンの含有割合および質量百分率が小さく、イソロイシン、チロシンおよびフェニルアラニンの含有割合および質量百分率が大きいことが明らかになった。As shown in Table 4, Lot IV had a smaller content and mass percentage of serine and threonine, and a larger content and mass percentage of isoleucine, tyrosine, and phenylalanine, compared to Lots I to III and Lot V.
(3)ラットの飼育
7週齢(体重140~160g)のWistar系雄ラット(日本エスエルシー)36匹を6匹ずつ6群に分け、対照群ならびにロットI~V群とした。各群につき、下記の飼料を水道水とともに自由摂取させながら、14日間飼育した。飼育条件は、実施例4(1)に記載の条件と同様にした。その後、解剖して盲腸を摘出し、切り開いて盲腸内容物を回収した。
対照群:比較例2(1)の標準精製飼料において、コーンスターチを一部置換することにより5重量%のセルロースおよび10重量%のスクロースを含有する飼料。
ロットI~V群:比較例2(1)の標準精製飼料において、コーンスターチを一部置換することにより1.2%の新規ムチン型糖タンパク質(本実施例6(1)のロットI~
V)を含有する飼料。
(3) Rat breeding Thirty-six 7-week-old male Wistar rats (Japan SLC) (body weight 140-160 g) were divided into six groups of six rats each, a control group and groups I to V of lots. Each group was bred for 14 days with free intake of the following feed along with tap water. The breeding conditions were the same as those described in Example 4 (1). Thereafter, the cecum was removed by dissection and cut open to collect the cecal contents.
Control group: Feed containing 5% by weight of cellulose and 10% by weight of sucrose by partially replacing corn starch in the standard purified feed of Comparative Example 2(1).
Lot I to V group: In the standard purified feed of Comparative Example 2 (1), corn starch was partially replaced to obtain 1.2% of the novel mucin-type glycoprotein (Lot I to V of this Example 6 (1)
V).
(4)DNAの抽出およびリアルタイムPCR
回収した盲腸内容物から、実施例5(2)に記載の方法によりDNAを抽出した。続いて、実施例5(3)に記載の方法によりリアルタイムPCRを行い、全真正細菌およびアッカーマンシア ムシニフィラの16S rDNAコピー数を測定した。その結果を図7に示す。
(4) DNA extraction and real-time PCR
DNA was extracted from the collected cecal contents by the method described in Example 5 (2). Then, real-time PCR was performed by the method described in Example 5 (3) to measure the 16S rDNA copy numbers of all eubacteria and Akkermansia muciniphila. The results are shown in FIG.
図7に示すように、全真正細菌の16S rDNAコピー数は、各群間に有意差はなかった。その一方で、アッカーマンシア ムシニフィラの16S rDNAコピー数は、ロットI群、ロットII群、ロットIII群およびロットV群で対照群に対して有意に大きく、ロットIV群でも、対照群と比較して、有意差はないものの大きかった。すなわち、ラット盲腸内容物中のアッカーマンシア属細菌の16S rDNAコピー数は、新規ムチン型糖タンパク質の摂取により増大した。この結果から、新規ムチン型糖タンパク質は、アッカーマンシア属細菌の菌数を増加させる作用を有することが明らかになった。As shown in FIG. 7, there was no significant difference between the 16S rDNA copy numbers of all eubacteria among the groups. On the other hand, the 16S rDNA copy numbers of Akkermansia muciniphila were significantly higher in the lot I, lot II, lot III, and lot V groups than in the control group, and were also higher in the lot IV group compared to the control group, although there was no significant difference. In other words, the 16S rDNA copy numbers of Akkermansia bacteria in the cecal contents of rats were increased by ingestion of the novel mucin-type glycoprotein. This result revealed that the novel mucin-type glycoprotein has the effect of increasing the number of Akkermansia bacteria.
ここで、非特許文献5によれば、アッカーマンシア ムシニフィラは、必須アミノ酸のうちのスレオニンを合成することができない(RESULTS AND DISCUSSION、第2段落第5-7行目)。また、非特許文献6によれば、アンモニアおよび他のアミノ酸を含み、かつL-スレオニンを含まない培地では、アッカーマンシア ムシニフィラは増殖できない(Results and discussion 、第1段落第14-17行目、Fig. S1)。すなわち、アッカーマンシア ムシニフィラは、生存ないし増殖に、外部からスレオニンを供給されることが必要といえる。
非特許文献5;Ottman N. et al, Genome-scale model and omics analysis of metabolic capacities of Akkermansia muciniphila reveal a preferential mucin-degrading lifestyle, Appl Environ Microbiol, Volume 83, Issue 18, e01014-e01017, September 2017
非特許文献6;Kees C. H. van der Ark et al., Model-driven design of a minimal medium for Akkermansia muciniphila confirms mucus adaptation, Microbial Biotechnology 11(1339-1353), January 2018, DOI: 10.1111/1751-7915.13033
According to
Non-Patent Document 5: Ottman N. et al., Genome-scale model and omics analysis of metabolic capacities of Akkermansia muciniphila reveal a preferential mucin-degrading lifestyle, Appl Environ Microbiol, Volume 83, Issue 18, e01014-e01017, September 2017
Non-Patent Document 6: Kees CH van der Ark et al., Model-driven design of a minimal medium for Akkermansia muciniphila confirms mucus adaptation, Microbial Biotechnology 11(1339-1353), January 2018, DOI: 10.1111/1751-7915.13033
この点、表4に示すように、ロットIVのムチン型糖タンパク質は、他のロットと比較して、スレオニンの含有割合がムチン型糖タンパク質1gあたり28.5mg、総アミノ酸に占めるスレオニンの質量百分率が14.2%と小さかった。このことから、ロットIV群で、アッカーマンシア属細菌の菌数が増加しているものの、その増加の程度が比較的小さいのは、摂取させたムチン型糖タンパク質におけるスレオニンの含有割合ないし総アミノ酸に占める質量百分率が小さいためと考えられた。すなわち、この結果から、ムチン型糖タンパク質においてスレオニンの含有率が高いものが、より強いアッカーマンシア属細菌の菌数増加作用を有することが明らかになった。具体的には、高いアッカーマンシア属細菌の菌数増加効果を得るためには、ムチン型糖タンパク質において、スレオニンの含有割合が29mg/g以上、あるいは、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上であることが好ましいことが明らかになった。In this regard, as shown in Table 4, the mucin-type glycoprotein of Lot IV had a smaller threonine content of 28.5 mg per 1 g of mucin-type glycoprotein and a smaller mass percentage of threonine in the total amino acids of 14.2% compared to other lots. From this, it was considered that the increase in the number of Akkermansia bacteria in the Lot IV group was relatively small because the content of threonine in the ingested mucin-type glycoprotein or the mass percentage of threonine in the total amino acids was small. In other words, from this result, it was revealed that a mucin-type glycoprotein with a high threonine content has a stronger effect of increasing the number of Akkermansia bacteria. Specifically, it was revealed that in order to obtain a high effect of increasing the number of Akkermansia bacteria, it is preferable that the content of threonine in the mucin-type glycoprotein is 29 mg/g or more, or the mass percentage of threonine in the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine is 15% or more.
Claims (8)
(i)硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、
(iii)前記ムチン型糖タンパク質において、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である。 An agent for increasing the number of bacteria of the genus Akkermansia, comprising as an active ingredient a mucin-type glycoprotein having the following components or structures (i) and (iii):
(i) A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, the content of the sulfate group being 0.07 moles or more per mole of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond;
(iii) In the mucin-type glycoprotein, the mass percentage of threonine in the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine is 15% or more .
(i)硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、
(iv)エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである。 An agent for increasing the number of bacteria of the genus Bacteroides, comprising as an active ingredient a mucin-type glycoprotein having the following components or structures (i) and (iv):
(i) A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, the content of the sulfate group being 0.07 moles or more per mole of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond;
(iv) It is obtained from the skin and/or mucus on the surface of a ray .
(i)硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、
(iii)前記ムチン型糖タンパク質において、トリプトファン、メチオニンおよびシステインを除くアミノ酸の総量に占めるスレオニンの質量百分率が15%以上である。 A food composition for increasing the number of bacteria of the genus Akkermansia, comprising as an active ingredient a mucin-type glycoprotein having the following components or structures (i) and (iii):
(i) A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, the content of the sulfate group being 0.07 moles or more per mole of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond;
(iii) In the mucin-type glycoprotein, the mass percentage of threonine in the total amount of amino acids excluding tryptophan, methionine and cysteine is 15% or more .
(i)硫酸基を含有するムチン型糖タンパク質であって、前記硫酸基の含有量が、コアタンパク質にO-グリコシド結合している糖1モルに対し、0.07モル以上である、
(iv)エイの皮および/または体表粘性物から採取されたものである。 A food composition for increasing the bacterial count of bacteria of the genus Bacteroides, comprising as an active ingredient a mucin-type glycoprotein having the following components or structures (i) and (iv):
(i) A mucin-type glycoprotein containing a sulfate group, the content of the sulfate group being 0.07 moles or more per mole of sugar bonded to a core protein via O-glycosidic bond;
(iv) It is obtained from the skin and/or mucus on the surface of a ray .
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