JPH07184646A - 新規なα−L−フコシダーゼ及びその製造方法 - Google Patents
新規なα−L−フコシダーゼ及びその製造方法Info
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- JPH07184646A JPH07184646A JP32817493A JP32817493A JPH07184646A JP H07184646 A JPH07184646 A JP H07184646A JP 32817493 A JP32817493 A JP 32817493A JP 32817493 A JP32817493 A JP 32817493A JP H07184646 A JPH07184646 A JP H07184646A
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- fucose
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Abstract
(57)【要約】
【構成】糖タンパク質、糖脂質などの複合糖質中のL−
フコースを遊離する作用を有するα1−2−L−フコシ
ダーゼの製造方法を提供する。 【効果】本発明のα1−2−L−フコシダーゼは糖タン
パク質、糖脂質などの複合糖質糖鎖の非還元末端にα1
−2結合しているL−フコースを特異的に遊離させる性
質を有しているので、複合糖質糖鎖の構造解析や糖鎖の
機能研究に極めて有用である。
フコースを遊離する作用を有するα1−2−L−フコシ
ダーゼの製造方法を提供する。 【効果】本発明のα1−2−L−フコシダーゼは糖タン
パク質、糖脂質などの複合糖質糖鎖の非還元末端にα1
−2結合しているL−フコースを特異的に遊離させる性
質を有しているので、複合糖質糖鎖の構造解析や糖鎖の
機能研究に極めて有用である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、α1−2−L−フコシ
ダーゼ及びその製造方法に関する。
ダーゼ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高等動植物に存在する糖タンパク質ある
いは糖脂質などの糖鎖にはフコースを含むものが、きわ
めて一般的に見いだされる。これらのフコースを含有す
る糖タンパク質あるいは糖脂質は、種々の生命現象に重
要な役割を担っていることが次第に明らかにされつつあ
る。これらの生命現象において、複合糖質糖鎖中のフコ
シル基が生体内においてどのような役割を担っているの
かを明らかにするためには、インタクトな複合糖質か
ら、フコースのみを特異的に遊離させ、無傷で残った複
合糖質の機能を調べる必要がある。
いは糖脂質などの糖鎖にはフコースを含むものが、きわ
めて一般的に見いだされる。これらのフコースを含有す
る糖タンパク質あるいは糖脂質は、種々の生命現象に重
要な役割を担っていることが次第に明らかにされつつあ
る。これらの生命現象において、複合糖質糖鎖中のフコ
シル基が生体内においてどのような役割を担っているの
かを明らかにするためには、インタクトな複合糖質か
ら、フコースのみを特異的に遊離させ、無傷で残った複
合糖質の機能を調べる必要がある。
【0003】糖鎖のα1−2−L−フコシル結合に作用
し、フコースを遊離する酵素としてα−L−フコシダー
ゼが知られており、動物、植物、微生物など自然界に幅
広く存在している。
し、フコースを遊離する酵素としてα−L−フコシダー
ゼが知られており、動物、植物、微生物など自然界に幅
広く存在している。
【0004】これらのα−L−フコシダーゼのうち、パ
ラニトロフェニル−α−L−フコシドなどの合成基質に
作用するα−L−フコシダーゼ、例えばホラガイ由来の
酵素(Biochem.J. 279 189-195 (1991))、あるいは、
ヒト血清由来の酵素(J.B.C257 714-718 1982)は、基
質特異性が広いため、α1−2−L−フコシル結合等の
特定の結合のみを切断して機能を調べたい場合には使用
することが出来ない。また、これらはオリゴ糖には良く
作用するが、複合糖質から直接L−フコースを遊離する
作用は非常に弱い。
ラニトロフェニル−α−L−フコシドなどの合成基質に
作用するα−L−フコシダーゼ、例えばホラガイ由来の
酵素(Biochem.J. 279 189-195 (1991))、あるいは、
ヒト血清由来の酵素(J.B.C257 714-718 1982)は、基
質特異性が広いため、α1−2−L−フコシル結合等の
特定の結合のみを切断して機能を調べたい場合には使用
することが出来ない。また、これらはオリゴ糖には良く
作用するが、複合糖質から直接L−フコースを遊離する
作用は非常に弱い。
【0005】他方、上記合成基質に作用せず、天然基質
にのみ作用する酵素は、厳密な基質特異性を有してい
る。例えば、アスペルギルス属由来の酵素には、α1−
6フコシル結合のみを加水分解するもの(Biochem.Biop
hys.Res.Commun 136 563-569 (1986))、あるいは、α
1−2フコシル結合に作用するもの(J.Biol.Chem. 245
299-304(1970))が知られている。また、バチルス属由
来の酵素として、α1−2フコシル結合に作用するもの
が報告されている(J.Biochem.74 1141-1149(1973))。
にのみ作用する酵素は、厳密な基質特異性を有してい
る。例えば、アスペルギルス属由来の酵素には、α1−
6フコシル結合のみを加水分解するもの(Biochem.Biop
hys.Res.Commun 136 563-569 (1986))、あるいは、α
1−2フコシル結合に作用するもの(J.Biol.Chem. 245
299-304(1970))が知られている。また、バチルス属由
来の酵素として、α1−2フコシル結合に作用するもの
が報告されている(J.Biochem.74 1141-1149(1973))。
【0006】しかし、アスペルギルス属由来のα1−2
フコシル結合のみを加水分解する酵素は至適pHが3.
6−4.0と酸性側にあり、細胞に直接作用させるには
不利である。しかも精製が困難であるため、他の糖質分
解酵素やタンパク分解酵素などが混在する可能性がきわ
めて高く、目的とする部位以外の部位が酵素作用を受け
る危険性がある。バチルス属由来のα1−2フコシル結
合に作用する酵素は、菌体内酵素であるため多量に得る
ことが出来ず、さらに完全精製が非常に困難であること
から工業生産は困難であるという問題点があった。
フコシル結合のみを加水分解する酵素は至適pHが3.
6−4.0と酸性側にあり、細胞に直接作用させるには
不利である。しかも精製が困難であるため、他の糖質分
解酵素やタンパク分解酵素などが混在する可能性がきわ
めて高く、目的とする部位以外の部位が酵素作用を受け
る危険性がある。バチルス属由来のα1−2フコシル結
合に作用する酵素は、菌体内酵素であるため多量に得る
ことが出来ず、さらに完全精製が非常に困難であること
から工業生産は困難であるという問題点があった。
【0007】従って、基質特異性が高く、かつ、低分子
基質および高分子基質の両方に作用し、しかも容易に精
製し得るα−L−フコシダーゼ酵素が望まれていた。
基質および高分子基質の両方に作用し、しかも容易に精
製し得るα−L−フコシダーゼ酵素が望まれていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低分
子基質および高分子基質の両方に作用し、精製が容易で
かつ多量に得られる新規なα1−2−L−フコシダーゼ
を提供することにある。
子基質および高分子基質の両方に作用し、精製が容易で
かつ多量に得られる新規なα1−2−L−フコシダーゼ
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らはα1−2フ
コシル結合を有する天然高分子糖タンパク質であるブタ
胃ムチンを基質として用い、ムチンからフコースを遊離
し得る酵素を検索した。その結果、バチルス属の微生物
が菌体外にα1−2フコシド結合に特異的に作用する新
規なα1−2−L−フコシダーゼを生産し得る事を見い
だし、本発明を完成するに至った。
コシル結合を有する天然高分子糖タンパク質であるブタ
胃ムチンを基質として用い、ムチンからフコースを遊離
し得る酵素を検索した。その結果、バチルス属の微生物
が菌体外にα1−2フコシド結合に特異的に作用する新
規なα1−2−L−フコシダーゼを生産し得る事を見い
だし、本発明を完成するに至った。
【0010】すなわち、本発明は、複合糖質糖鎖に存在
するα1−2−L−フコシル結合、および、パラニトロ
フェニル−α−L−フコピラノシドを加水分解して、L
−フコースを遊離する性質を有するα1−2−L−フコ
シダーゼに関する。
するα1−2−L−フコシル結合、および、パラニトロ
フェニル−α−L−フコピラノシドを加水分解して、L
−フコースを遊離する性質を有するα1−2−L−フコ
シダーゼに関する。
【0011】また、本発明のα1−2−L−フコシダー
ゼは、以下の酵素学的及び理化学的性質を有する: (1)作用:複合糖質糖鎖に存在するα1−2−L−フコ
シド結合を特異的に加水分解し、L−フコースを遊離す
る、 (2)基質特異性:オリゴ糖、あるいは天然高分子糖鎖の
α1−2フコシル結合、およびパラニトロフェニル−α
−L−フコピラノシドを特異的に加水分解する、 (3)至適pH:pH5.5−7.0である、 (4)安定pH範囲:安定pH範囲は37℃、15時間の
保持条件においてpH6.0−9.0である、 (5)反応の至適温度:至適温度は55−65℃である、 (6)安定温度範囲:pH6.5で30分間保持したと
き、55℃まで安定である、 (7)分子量:ゲル濾過法により測定した分子量は約20
0,000であり、ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリ
ルアミド電気泳動法により測定した分子量は約116,
000であり、および、 (8)阻害剤等の影響:水銀及びL−フコースで阻害を受
ける。
ゼは、以下の酵素学的及び理化学的性質を有する: (1)作用:複合糖質糖鎖に存在するα1−2−L−フコ
シド結合を特異的に加水分解し、L−フコースを遊離す
る、 (2)基質特異性:オリゴ糖、あるいは天然高分子糖鎖の
α1−2フコシル結合、およびパラニトロフェニル−α
−L−フコピラノシドを特異的に加水分解する、 (3)至適pH:pH5.5−7.0である、 (4)安定pH範囲:安定pH範囲は37℃、15時間の
保持条件においてpH6.0−9.0である、 (5)反応の至適温度:至適温度は55−65℃である、 (6)安定温度範囲:pH6.5で30分間保持したと
き、55℃まで安定である、 (7)分子量:ゲル濾過法により測定した分子量は約20
0,000であり、ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリ
ルアミド電気泳動法により測定した分子量は約116,
000であり、および、 (8)阻害剤等の影響:水銀及びL−フコースで阻害を受
ける。
【0012】さらに、本発明は、バチルス属に属し、菌
体外に上記α1−2−L−フコシダーゼを生産する能力
を有する微生物を培養し、培養物から該α1−2−L−
フコシダーゼを採取する、α1−2−L−フコシダーゼ
の製造方法に関する。
体外に上記α1−2−L−フコシダーゼを生産する能力
を有する微生物を培養し、培養物から該α1−2−L−
フコシダーゼを採取する、α1−2−L−フコシダーゼ
の製造方法に関する。
【0013】好ましい態様として、前記微生物を、誘導
物質を含有する培地で培養し、α1−2−L−フコシダ
ーゼを採取する、α1−2−L−フコシダーゼの製造方
法に関する。
物質を含有する培地で培養し、α1−2−L−フコシダ
ーゼを採取する、α1−2−L−フコシダーゼの製造方
法に関する。
【0014】さらに、好ましい態様として、培養して得
られた微生物を生理食塩水あるいは緩衝液で洗浄した
後、誘導物質を含有する緩衝液中でさらに培養して、α
1−2−L−フコシダーゼを採取する、α1−2−L−
フコシダーゼの製造方法に関する。
られた微生物を生理食塩水あるいは緩衝液で洗浄した
後、誘導物質を含有する緩衝液中でさらに培養して、α
1−2−L−フコシダーゼを採取する、α1−2−L−
フコシダーゼの製造方法に関する。
【0015】さらに、本発明は、バチルス スピーシス
K40Tを使用して、α1−2−L−フコシダーゼを
製造する方法に関する。
K40Tを使用して、α1−2−L−フコシダーゼを
製造する方法に関する。
【0016】このことにより、(1)新規な特異性を有す
るα1−2−L−フコシダーゼが提供され、(2)低分子
基質および高分子基質の両方に作用し、精製が容易でか
つ多量に得られる新規なα1−2−L−フコシダーゼを
提供するという上記目的が達成される。
るα1−2−L−フコシダーゼが提供され、(2)低分子
基質および高分子基質の両方に作用し、精製が容易でか
つ多量に得られる新規なα1−2−L−フコシダーゼを
提供するという上記目的が達成される。
【0017】本発明のα1−2−L−フコシダーゼは、
上記性質を有するものであれば、その起源を問わず用い
得るが、製造、および精製の容易性等から、微生物を用
いることが好ましい。
上記性質を有するものであれば、その起源を問わず用い
得るが、製造、および精製の容易性等から、微生物を用
いることが好ましい。
【0018】本発明で用いられ得る微生物としては、α
1−2−L−フコシダーゼを培養物中に著量生産し、精
製が非常に容易となるので、バチルス属に属する細菌が
好適に用いられ得る。本発明に使用され得る微生物とし
ては、バチルス属に属し、かつα1−2−L−フコシダ
ーゼ生産能を有する菌株で有ればいかなる菌株でも用い
られ得、またこれらの菌株の変異株も用いられ得る。こ
のような菌株の具体例として、バチルス スピーシス
K40T が挙げられる。本菌は、土壌中より本発明者
らが新たに検索して得た菌株で、その菌学的性質は次の
とおりである。 a)形態的性質 顕微鏡的観察は以下の通りである。
1−2−L−フコシダーゼを培養物中に著量生産し、精
製が非常に容易となるので、バチルス属に属する細菌が
好適に用いられ得る。本発明に使用され得る微生物とし
ては、バチルス属に属し、かつα1−2−L−フコシダ
ーゼ生産能を有する菌株で有ればいかなる菌株でも用い
られ得、またこれらの菌株の変異株も用いられ得る。こ
のような菌株の具体例として、バチルス スピーシス
K40T が挙げられる。本菌は、土壌中より本発明者
らが新たに検索して得た菌株で、その菌学的性質は次の
とおりである。 a)形態的性質 顕微鏡的観察は以下の通りである。
【0019】1)細胞形態:栄養細胞の大きさは、1〜
1.2×3〜5μmの桿菌である 2)多形性:無し 3)運動性の有無:有り 4)グラム染色性:陽性 5)胞子の形成:有り 6)胞子形成位置:端または準端 7)胞子の形:楕円形 8)胞子の大きさ:0.8−1.2×1.0−1.4μ
m 9)胞子嚢:膨れない。
1.2×3〜5μmの桿菌である 2)多形性:無し 3)運動性の有無:有り 4)グラム染色性:陽性 5)胞子の形成:有り 6)胞子形成位置:端または準端 7)胞子の形:楕円形 8)胞子の大きさ:0.8−1.2×1.0−1.4μ
m 9)胞子嚢:膨れない。
【0020】b)生育状態 1)肉汁寒天平板培養 集落の形状は円形であり、周縁は全縁で、表面隆起は偏
平状である。コロニーの色調は、乳白色または白黄色で
ある。 2)肉汁液体培養 生育し混濁する 3)栄養寒天培地 集落の形状は円形であり、周縁は全縁で、表面隆起は偏
平状である。コロニーの色調は、乳白色または白黄色で
ある。
平状である。コロニーの色調は、乳白色または白黄色で
ある。 2)肉汁液体培養 生育し混濁する 3)栄養寒天培地 集落の形状は円形であり、周縁は全縁で、表面隆起は偏
平状である。コロニーの色調は、乳白色または白黄色で
ある。
【0021】c)生理学的性質 1)カタラーゼ:陽性 2)酸素に対する態度:好気性 3)硫化水素の生成:陰性 4)インドールの生成:陰性 5)VPテスト:陽性 6)MRテスト:陰性 7)食塩含有培地における生育 2% 生育する 5% 生育する 8)生育温度 37℃ 生育する 55℃ 生育しない 9)生育pH pH5.7 生育する pH6.5 生育する 10)澱粉の分解:陰性 11)カゼインの分解:陽性 12)ゼラチンの液化:陽性 13)糖類からの酸及びガスの生成:(+:生成、−:生成せず) 酸 ガス D−グルコース + − D−アラビノース − − D−キシロース − − D−マンニトール − − 以上の性質から、Bergey's Manual of Systematic Bact
eriology,volume 2を参照し、この菌株をバチルス属に
属する菌株と同定し、バチルス スピーシスK40T(B
acillus sp.K40T)と命名した。本菌株は、通産省工業技
術院生命工学工業技術研究所にFERM P-13980として寄託
されている。
eriology,volume 2を参照し、この菌株をバチルス属に
属する菌株と同定し、バチルス スピーシスK40T(B
acillus sp.K40T)と命名した。本菌株は、通産省工業技
術院生命工学工業技術研究所にFERM P-13980として寄託
されている。
【0022】前記微生物の培養に用い得る培地として
は、通常の微生物の培養に用いるものであればいかなる
ものでも用い得る。例えば、前記微生物が利用し得る栄
養源としては、炭素源、有機または無機の窒素源、無機
塩類が使用され得る。炭素源としては、例えば、グルコ
ース、フコース、アラビノース、シュークロースなどが
挙げられる。有機窒素源としては、ペプトン、酵母エキ
ス、肉エキスなど、無機窒素源としては、例えば、硫
安、尿素、アンモニアなどが挙げられる。無機塩類とし
ては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、硫酸カルシ
ウム、硫酸マグネシウムなどの通常の栄養成分を含有し
得る。
は、通常の微生物の培養に用いるものであればいかなる
ものでも用い得る。例えば、前記微生物が利用し得る栄
養源としては、炭素源、有機または無機の窒素源、無機
塩類が使用され得る。炭素源としては、例えば、グルコ
ース、フコース、アラビノース、シュークロースなどが
挙げられる。有機窒素源としては、ペプトン、酵母エキ
ス、肉エキスなど、無機窒素源としては、例えば、硫
安、尿素、アンモニアなどが挙げられる。無機塩類とし
ては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、硫酸カルシ
ウム、硫酸マグネシウムなどの通常の栄養成分を含有し
得る。
【0023】培養は、培地を通常の方法で滅菌し、微生
物が生育できる温度範囲で1−5日間、好気条件下で通
気攪拌して行い得る。
物が生育できる温度範囲で1−5日間、好気条件下で通
気攪拌して行い得る。
【0024】前記微生物の培養は、α1−2−L−フコ
シダーゼを誘導し得る物質を添加して行い得る。誘導物
質としては、L−フコース、D−アラビノース、L−ガ
ラクトースなどが単独または混合して用いられ得るが、
L−フコースが好適に用いられ得る。誘導物質は、0.
1−10W/V%を添加し得る。
シダーゼを誘導し得る物質を添加して行い得る。誘導物
質としては、L−フコース、D−アラビノース、L−ガ
ラクトースなどが単独または混合して用いられ得るが、
L−フコースが好適に用いられ得る。誘導物質は、0.
1−10W/V%を添加し得る。
【0025】また、培養後、微生物菌体を集菌洗浄した
後、緩衝液に移し、誘導物質の存在下、20−40℃で
16−48時間、再培養することにより、酵素の誘導生
産を行い得る。
後、緩衝液に移し、誘導物質の存在下、20−40℃で
16−48時間、再培養することにより、酵素の誘導生
産を行い得る。
【0026】本発明の酵素α1−2−L−フコシダーゼ
の採取、精製は、まず、上記培養液から、遠心分離、濾
過などの通常の方法により、微生物菌体を除去する。得
られる上澄から、塩析、イオン交換クロマトグラフィ
ー、ハイドロキシルアパタイト、ゲル濾過など一般に酵
素精製に用いられる方法を用いて、α1−2−L−フコ
シダーゼを精製し得る。
の採取、精製は、まず、上記培養液から、遠心分離、濾
過などの通常の方法により、微生物菌体を除去する。得
られる上澄から、塩析、イオン交換クロマトグラフィ
ー、ハイドロキシルアパタイト、ゲル濾過など一般に酵
素精製に用いられる方法を用いて、α1−2−L−フコ
シダーゼを精製し得る。
【0027】本発明の酵素α1−2−L−フコシダーゼ
の活性は以下の方法で測定し得る。天然基質であるブタ
胃ムチンを基質として使用する。基質溶液(33W/V%
ブタ胃ムチン/50mMリン酸カリウム緩衝液:pH
6.5)450μlに、酵素溶液50μlを加え、37
℃10分間反応を行い、沸騰浴中で3分間加熱して反応
を停止する。遠心分離(10,000xg)により不純
物を除去したのち、上澄中の遊離フコース量を、ブタ肝
臓由来L−フコースデヒドロゲナーゼ(Sigma社
製)を用いて測定し得る。
の活性は以下の方法で測定し得る。天然基質であるブタ
胃ムチンを基質として使用する。基質溶液(33W/V%
ブタ胃ムチン/50mMリン酸カリウム緩衝液:pH
6.5)450μlに、酵素溶液50μlを加え、37
℃10分間反応を行い、沸騰浴中で3分間加熱して反応
を停止する。遠心分離(10,000xg)により不純
物を除去したのち、上澄中の遊離フコース量を、ブタ肝
臓由来L−フコースデヒドロゲナーゼ(Sigma社
製)を用いて測定し得る。
【0028】合成基質、パラニトロフェニルグリコシド
(pNP−糖)を基質としても酵素活性を測定し得る。
pNP−糖の水溶液に酵素溶液を加え、適当な温度で適
当な時間反応を行い、0.2Mホウ酸緩衝液を加えて反
応を停止させる。反応により遊離されたパラニトロフェ
ノール量を400nmの吸光度を測定することにより定
量して、酵素活性を測定し得る。
(pNP−糖)を基質としても酵素活性を測定し得る。
pNP−糖の水溶液に酵素溶液を加え、適当な温度で適
当な時間反応を行い、0.2Mホウ酸緩衝液を加えて反
応を停止させる。反応により遊離されたパラニトロフェ
ノール量を400nmの吸光度を測定することにより定
量して、酵素活性を測定し得る。
【0029】本発明においては、酵素の単位は1分間に
1μmolのL−フコースを遊離する酵素量を1ユニット
とした。
1μmolのL−フコースを遊離する酵素量を1ユニット
とした。
【0030】精製した酵素は、各種の合成基質、天然基
質に対する作用の測定に使用し得る。
質に対する作用の測定に使用し得る。
【0031】以下に、本発明のα1−2−L−フコシダ
ーゼ、およびその製造方法を示すが、本発明が実施例に
限定されるものではない。
ーゼ、およびその製造方法を示すが、本発明が実施例に
限定されるものではない。
【0032】
実施例1 L−フコース0.5%、ペプトン0.5%、酵母エキス
0.5%、塩化ナトリウム0.5%を含む培地(pH
6.5)100mlを500ml容振盪フラスコに分注
し、120℃、15分間滅菌した後、バチルス スピー
シスK40T菌を接種し、30℃2晩振盪培養した。培
養終了後、遠心により菌体を除き、粗酵素液を得た。
0.5%、塩化ナトリウム0.5%を含む培地(pH
6.5)100mlを500ml容振盪フラスコに分注
し、120℃、15分間滅菌した後、バチルス スピー
シスK40T菌を接種し、30℃2晩振盪培養した。培
養終了後、遠心により菌体を除き、粗酵素液を得た。
【0033】酵素活性は、基質溶液(33W/V%ブタ胃
ムチン/50mMリン酸カリウム緩衝液:pH6.5)
450μlに、上記酵素溶液50μlを加え、37℃1
0分間反応を行い、沸騰浴中で3分間加熱して反応を停
止し、遠心分離(10,000xg)により不純物を除
去したのち、上澄中の遊離フコース量を、ブタ肝臓由来
L−フコースデヒドロゲナーゼ(Sigma社製)を用
いて測定した。比活性は、0.05unit/mgであ
った。
ムチン/50mMリン酸カリウム緩衝液:pH6.5)
450μlに、上記酵素溶液50μlを加え、37℃1
0分間反応を行い、沸騰浴中で3分間加熱して反応を停
止し、遠心分離(10,000xg)により不純物を除
去したのち、上澄中の遊離フコース量を、ブタ肝臓由来
L−フコースデヒドロゲナーゼ(Sigma社製)を用
いて測定した。比活性は、0.05unit/mgであ
った。
【0034】実施例2 グルコース0.5%、ペプトン0.5%、酵母エキス
0.5%、塩化ナトリウム0.5%を含む培地(pH
6.5)100mlを500ml容振盪フラスコに分注
し、120℃、15分間滅菌した後、バチルス スピー
シス K40T菌を接種し、30℃1晩振盪培養した。
培養終了後、遠心により菌体を集菌し、生理食塩水で十
分洗浄し、種菌とした。トリス−塩酸緩衝液(pH7.
0)100mlを500ml容振盪フラスコに分注し、
120℃、15分間滅菌した後、殺菌したL−フコース
水溶液を0.5%濃度となるように添加したのち、上記
種菌を接種し、30℃1晩振盪培養した。培養終了後、
遠心により菌体を除き、粗酵素液を得た。得られた粗酵
素液を10mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.5)で
1晩透析し、透析内液を、10mMリン酸カリウム緩衝
液(pH6.5)であらかじめ平衡化したハイドロキシ
ルアパタイトカラム(1.0X12cm)に通し、吸着
した酵素を、同緩衝液の10−300mM濃度勾配によ
り溶出し、約150mMで溶出された活性画分を集め
た。これを25mMイミダゾール−塩酸緩衝液(pH
7.4)で1晩透析し、透析内液を同緩衝液であらかじ
め平衡化したクロマトフォーカシングカラム(1.0X
12cm:ポリバッファー交換体 PBE94、Pha
rmacia社製)に通し、吸着した酵素を、ポリバッ
ファー74(Pharmacia社製)−塩酸緩衝液
(pH4.0)にて溶出させた。溶出された活性画分を
集め、10mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.5)で
あらかじめ平衡化したハイドロキシルアパタイトカラム
(1.0X12cm)にもう一度通し、吸着した酵素
を、同緩衝液の10−300mM濃度勾配により溶出し
た。約150mMで溶出された活性画分を集め、α1−
2−L−フコシダーゼの精製製品330μg(比活性6
1units/mg、収率26%)を得た。
0.5%、塩化ナトリウム0.5%を含む培地(pH
6.5)100mlを500ml容振盪フラスコに分注
し、120℃、15分間滅菌した後、バチルス スピー
シス K40T菌を接種し、30℃1晩振盪培養した。
培養終了後、遠心により菌体を集菌し、生理食塩水で十
分洗浄し、種菌とした。トリス−塩酸緩衝液(pH7.
0)100mlを500ml容振盪フラスコに分注し、
120℃、15分間滅菌した後、殺菌したL−フコース
水溶液を0.5%濃度となるように添加したのち、上記
種菌を接種し、30℃1晩振盪培養した。培養終了後、
遠心により菌体を除き、粗酵素液を得た。得られた粗酵
素液を10mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.5)で
1晩透析し、透析内液を、10mMリン酸カリウム緩衝
液(pH6.5)であらかじめ平衡化したハイドロキシ
ルアパタイトカラム(1.0X12cm)に通し、吸着
した酵素を、同緩衝液の10−300mM濃度勾配によ
り溶出し、約150mMで溶出された活性画分を集め
た。これを25mMイミダゾール−塩酸緩衝液(pH
7.4)で1晩透析し、透析内液を同緩衝液であらかじ
め平衡化したクロマトフォーカシングカラム(1.0X
12cm:ポリバッファー交換体 PBE94、Pha
rmacia社製)に通し、吸着した酵素を、ポリバッ
ファー74(Pharmacia社製)−塩酸緩衝液
(pH4.0)にて溶出させた。溶出された活性画分を
集め、10mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.5)で
あらかじめ平衡化したハイドロキシルアパタイトカラム
(1.0X12cm)にもう一度通し、吸着した酵素
を、同緩衝液の10−300mM濃度勾配により溶出し
た。約150mMで溶出された活性画分を集め、α1−
2−L−フコシダーゼの精製製品330μg(比活性6
1units/mg、収率26%)を得た。
【0035】実施例3 各種基質に対する作用 パラニトロフェニルグリコシド(pNP−糖)に対する
作用は、2mMpNP−糖(50mMクエン酸緩衝液:
pH4.5)200μlに酵素溶液50μlを加え、3
7℃、18時間反応を行い、0.2Mホウ酸緩衝液(p
H9.8)を加えて反応を停止させた後、反応により遊
離されたパラニトロフェノール量を400nmの吸光度
を測定することにより、測定した。
作用は、2mMpNP−糖(50mMクエン酸緩衝液:
pH4.5)200μlに酵素溶液50μlを加え、3
7℃、18時間反応を行い、0.2Mホウ酸緩衝液(p
H9.8)を加えて反応を停止させた後、反応により遊
離されたパラニトロフェノール量を400nmの吸光度
を測定することにより、測定した。
【0036】メチル−α−L−フコサイド、2’−フコ
シルラクトース、6−O−α−L−フコピラノシル−N
−アセチルグルコサミン、ブタ胃ムチン、ブタ顎下腺ム
チン、ヒト唾液、人乳、ラクト−N−フコペンタオース
I−PA8(ラクト−N−フコペンタオースIにフェニ
ルアルキル基がついたもの)に対する作用は、基質溶液
(33%濃度/50mMリン酸カリウム緩衝液:pH
6.5)450μlに、酵素溶液50μlを加え、37
℃で反応を行い、酵素活性の測定と同様に遊離L−フコ
ースを定量して測定した。
シルラクトース、6−O−α−L−フコピラノシル−N
−アセチルグルコサミン、ブタ胃ムチン、ブタ顎下腺ム
チン、ヒト唾液、人乳、ラクト−N−フコペンタオース
I−PA8(ラクト−N−フコペンタオースIにフェニ
ルアルキル基がついたもの)に対する作用は、基質溶液
(33%濃度/50mMリン酸カリウム緩衝液:pH
6.5)450μlに、酵素溶液50μlを加え、37
℃で反応を行い、酵素活性の測定と同様に遊離L−フコ
ースを定量して測定した。
【0037】ラクト−N−フコペンタオースI、II、
III、およびA型ヘキササッカライドに対する作用
は、ピリジルアミノ化糖を基質として測定した。5mM
ピリジルアミノ化糖(50mMリン酸カリウム緩衝液:
pH6.5)4μlに酵素溶液6μlを加え、37℃、
90分反応した後、0.02%トリフルオロ酢酸を加え
て反応を停止した後、高速液体クロマトグラフィーを用
いて基質分解能を測定した。
III、およびA型ヘキササッカライドに対する作用
は、ピリジルアミノ化糖を基質として測定した。5mM
ピリジルアミノ化糖(50mMリン酸カリウム緩衝液:
pH6.5)4μlに酵素溶液6μlを加え、37℃、
90分反応した後、0.02%トリフルオロ酢酸を加え
て反応を停止した後、高速液体クロマトグラフィーを用
いて基質分解能を測定した。
【0038】各種基質に対する作用の検討結果を表1に
示す。
示す。
【0039】
【表1】
【0040】ヒトO型赤血球に対する作用は、4%赤血
球溶液(150mM NaCl−50mMリン酸カリウ
ム緩衝液:pH7.2)中で、37℃90分、本発明酵
素を作用させたのち、ユーレックスレクチン(O型型物
質に特異的な抗体)との凝集反応を行って測定した。凝
集反応が認められた。
球溶液(150mM NaCl−50mMリン酸カリウ
ム緩衝液:pH7.2)中で、37℃90分、本発明酵
素を作用させたのち、ユーレックスレクチン(O型型物
質に特異的な抗体)との凝集反応を行って測定した。凝
集反応が認められた。
【0041】実施例4 実施例2で得られたα1−2−L−フコシダーゼの酵素
学的及び理化学的性質を測定した。その結果は次の通り
である。
学的及び理化学的性質を測定した。その結果は次の通り
である。
【0042】(1)酵素の作用 本酵素は糖鎖の非還元末端に存在するα1−2−L−フ
コシル結合を特異的に分解してL−フコースを遊離す
る。
コシル結合を特異的に分解してL−フコースを遊離す
る。
【0043】(2)基質特異性 本酵素の種々のα−L−フコシド含有基質に対する作用
は、上記表1に示した通りである。本酵素は、ラクト−
N−フコペンタオースIなどのオリゴ糖、ブタ胃ムチ
ン、ブタ顎下腺ムチンなどの複合糖質、及び巨大細胞で
あるヒト赤血球の膜上に存在するO型物質などの糖鎖の
非還元末端に存在するα1−2フコシド結合を特異的に
分解する。さらに合成基質であるパラニトロフェニル−
α−L−フコピラノシドにも僅かに作用する。
は、上記表1に示した通りである。本酵素は、ラクト−
N−フコペンタオースIなどのオリゴ糖、ブタ胃ムチ
ン、ブタ顎下腺ムチンなどの複合糖質、及び巨大細胞で
あるヒト赤血球の膜上に存在するO型物質などの糖鎖の
非還元末端に存在するα1−2フコシド結合を特異的に
分解する。さらに合成基質であるパラニトロフェニル−
α−L−フコピラノシドにも僅かに作用する。
【0044】このような基質特異性を有するα1−2−
L−フコシダーゼはこれまでに例がなく、全く新しい性
質の酵素である。
L−フコシダーゼはこれまでに例がなく、全く新しい性
質の酵素である。
【0045】(3)至適pH及び安定pH範囲 至適pHは、図1に示すとおり、pH5.5−7.0で
ある。
ある。
【0046】安定pH範囲は37℃15時間の保持条件
の場合、図2に示すとおりpH6.0−9.0である。
の場合、図2に示すとおりpH6.0−9.0である。
【0047】(4)至適温度および安定温度 各温度で5分間酵素反応を行ったときの至適温度は図3
に示すように60℃である。10mMリン酸カリウム緩
衝液(pH6.5)中で各温度で30分保持したときの
安定温度範囲は図4に示すように55℃以下である。
に示すように60℃である。10mMリン酸カリウム緩
衝液(pH6.5)中で各温度で30分保持したときの
安定温度範囲は図4に示すように55℃以下である。
【0048】(5)分子量 ゲル濾過法(Sephadex G−200:Phar
macia社製)によると、約200,000である。
macia社製)によると、約200,000である。
【0049】(6)ポリアクリルアミド電気泳動 精製された酵素は、ポリアクリルアミド電気泳動におい
て単一のバンドを示した。
て単一のバンドを示した。
【0050】(7)サブユニットの分子量と数 精製された酵素は、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアク
リルアミドゲル電気泳動において、単一のバンドを示
し、その分子量は約116,000と算出された。サブ
ユニットの数は2個と考えられる。
リルアミドゲル電気泳動において、単一のバンドを示
し、その分子量は約116,000と算出された。サブ
ユニットの数は2個と考えられる。
【0051】(8)Km値 ラインウェバー・バーク(Lineweaver−Bu
rk)プロットにより求めた本酵素のブタ胃ムチンに対
するKm値は、0.48mMである。
rk)プロットにより求めた本酵素のブタ胃ムチンに対
するKm値は、0.48mMである。
【0052】(9)等電点 ポリバッファー交換体 PBE94(Pharmaci
a社製)を用いたクロマトフォーカシング法により求め
た本酵素の等電点は5.9−6.0である。
a社製)を用いたクロマトフォーカシング法により求め
た本酵素の等電点は5.9−6.0である。
【0053】(10)阻害剤などの影響 本酵素は1mM Hg2+により約50%阻害を受けた
が、Na+,Mg2+,Ca2+,Mn2+,Co2+,N
i2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+(各1mM)の影響は認
められなかった。
が、Na+,Mg2+,Ca2+,Mn2+,Co2+,N
i2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+(各1mM)の影響は認
められなかった。
【0054】p−クロロマーキュリベンゾエート、ジチ
オスレイトール、2−メルカプトエタノール、グルタチ
オン、N−エチルマレイミド、ヨード酢酸(各0.5m
M)の影響は認められなかった。
オスレイトール、2−メルカプトエタノール、グルタチ
オン、N−エチルマレイミド、ヨード酢酸(各0.5m
M)の影響は認められなかった。
【0055】各種糖類(10mM)のうち、L−フコー
スにより約50%阻害を受けたが、D−グルコース,D
−ガラクトース,L−アラビノース,D−グルコサミ
ン,D−ガラクトサミン,N−アセチル−D−グルコサ
ミン,N−アセチル−D−ガラクトサミンの影響は認め
られなかった。
スにより約50%阻害を受けたが、D−グルコース,D
−ガラクトース,L−アラビノース,D−グルコサミ
ン,D−ガラクトサミン,N−アセチル−D−グルコサ
ミン,N−アセチル−D−ガラクトサミンの影響は認め
られなかった。
【0056】(11)プロテアーゼ活性:アゾコール溶液
(300mg/80ml−50mMリン酸カリウム緩衝
液:pH7.0)900μlに酵素溶液100μl加
え、37℃18時間反応を行い、遠心(10,000X
g)したのち、上澄の580nmにおける吸光度変化を
測定したところ、プロテアーゼ活性は認められなかっ
た。
(300mg/80ml−50mMリン酸カリウム緩衝
液:pH7.0)900μlに酵素溶液100μl加
え、37℃18時間反応を行い、遠心(10,000X
g)したのち、上澄の580nmにおける吸光度変化を
測定したところ、プロテアーゼ活性は認められなかっ
た。
【0057】(12)α1−2−L−フコシダーゼ以外のグ
リコシダーゼ活性:pNP−糖を基質とし、精製酵素の
各種グリコシダーゼ活性を調べた。その結果、β−L−
アラビノシダーゼ,β−D−アラビノシダーゼ,α−D
−ガラクトシダーゼ,β−D−ガラクトシダーゼ,α−
D−N−アセチルガラクトサミニダーゼ,β−D−N−
アセチルガラクトサミニダーゼ,α−D−グルコシダー
ゼ,β−D−グルコシダーゼ,α−D−N−アセチルグ
ルコサミニダーゼ,β−D−N−アセチルグルコサミニ
ダーゼ,α−D−マンノシダーゼ,β−D−マンノシダ
ーゼ,α−D−キシロシダーゼ,β−D−キシロシダー
ゼ,β−L−フコシダーゼ,N−アセチルノイラミニダ
ーゼ活性は認められなかった。
リコシダーゼ活性:pNP−糖を基質とし、精製酵素の
各種グリコシダーゼ活性を調べた。その結果、β−L−
アラビノシダーゼ,β−D−アラビノシダーゼ,α−D
−ガラクトシダーゼ,β−D−ガラクトシダーゼ,α−
D−N−アセチルガラクトサミニダーゼ,β−D−N−
アセチルガラクトサミニダーゼ,α−D−グルコシダー
ゼ,β−D−グルコシダーゼ,α−D−N−アセチルグ
ルコサミニダーゼ,β−D−N−アセチルグルコサミニ
ダーゼ,α−D−マンノシダーゼ,β−D−マンノシダ
ーゼ,α−D−キシロシダーゼ,β−D−キシロシダー
ゼ,β−L−フコシダーゼ,N−アセチルノイラミニダ
ーゼ活性は認められなかった。
【0058】
【発明の効果】本発明のα1−2−L−フコシダーゼは
オリゴ糖や糖タンパク質のみならず、糖脂質糖鎖あるい
はヒト赤血球表面に存在する血液型物質糖鎖の非還元末
端に存在するα1−2フコシド結合に特異的に作用す
る。従って本酵素は、各種オリゴ糖、糖タンパク質、糖
脂質及び細胞などの巨大複合糖質の糖鎖構造解析や、糖
鎖中のフコースの機能研究に極めて有用である。
オリゴ糖や糖タンパク質のみならず、糖脂質糖鎖あるい
はヒト赤血球表面に存在する血液型物質糖鎖の非還元末
端に存在するα1−2フコシド結合に特異的に作用す
る。従って本酵素は、各種オリゴ糖、糖タンパク質、糖
脂質及び細胞などの巨大複合糖質の糖鎖構造解析や、糖
鎖中のフコースの機能研究に極めて有用である。
【0059】
【図1】本発明により得られる酵素の至適pHを示すグ
ラフである。図中、各記号は、反応に使用した緩衝液を
表し、それぞれ、クエン酸−塩酸:■−■、クエン酸:
□−□、リン酸カリウム:●−●、トリス−塩酸:○−
○、アンモニア:▲−▲を表す。
ラフである。図中、各記号は、反応に使用した緩衝液を
表し、それぞれ、クエン酸−塩酸:■−■、クエン酸:
□−□、リン酸カリウム:●−●、トリス−塩酸:○−
○、アンモニア:▲−▲を表す。
【図2】各pHで37℃15時間保持した後の、本酵素
の残存活性を示すグラフである。図中、各記号は、反応
に使用した緩衝液を表し、それぞれ、クエン酸−塩酸:
■−■、クエン酸:□−□、リン酸カリウム:●−●、
トリス−塩酸:○−○、アンモニア:▲−▲を表す。
の残存活性を示すグラフである。図中、各記号は、反応
に使用した緩衝液を表し、それぞれ、クエン酸−塩酸:
■−■、クエン酸:□−□、リン酸カリウム:●−●、
トリス−塩酸:○−○、アンモニア:▲−▲を表す。
【図3】本酵素の至適温度を示すグラフである。
【図4】pH6.5において各温度30分保持した後の
残存活性を示すグラフである。
残存活性を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 複合糖質糖鎖に存在するα1−2−L−
フコシル結合、およびパラニトロフェニル−α−L−フ
コピラノシドを加水分解して、L−フコースを遊離する
性質を有するα1−2−L−フコシダーゼ。 - 【請求項2】 以下の酵素学的及び理化学的性質を有す
るα1−2−L−フコシダーゼ: (1)作用:複合糖質糖鎖に存在するα1−2−L−フコ
シル結合を加水分解し、L−フコースを遊離する、 (2)基質特異性:オリゴ糖、あるいは天然高分子糖鎖の
α1−2−L−フコシル結合、およびパラニトロフェニ
ル−α−L−フコピラノシドを加水分解する、 (3)至適pH:pH5.5−7.0である、 (4)安定pH範囲:安定pHは範囲は37℃、15時間
の保持条件においてpH6.0−9.0である、 (5)反応の至適温度:至適温度は55−65℃である、 (6)安定温度範囲:pH6.5で30分間保持したと
き、55℃まで安定である、 (7)分子量:ゲル濾過法により測定した分子量は約20
0,000であり、ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリ
ルアミド電気泳動法により測定した分子量は約116,
000であり、および、 (8)阻害剤等の影響:水銀及びL−フコースで阻害を受
ける。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のα1−2−L
−フコシダーゼの製造方法であって、該方法は、バチル
ス属に属し、菌体外に請求項1記載のα1−2−L−フ
コシダーゼを生産する能力を有する微生物を培養する工
程、および、培養物から該α1−2−L−フコシダーゼ
を採取する工程を包含する、方法。 - 【請求項4】 前記微生物を培養する工程が、さらに、
誘導物質を含有させた培地で微生物を培養することを包
含する、請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 前記微生物を培養する工程が、培養して
得られた微生物菌体を生理食塩水あるいは緩衝液で洗浄
した後、誘導物質を含有する緩衝液中でさらに培養する
ことを包含する、請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 バチルス属の微生物が、バチルス スピ
ーシス K40Tである請求項3ないし5のいずれかの
項に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32817493A JPH07184646A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 新規なα−L−フコシダーゼ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32817493A JPH07184646A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 新規なα−L−フコシダーゼ及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07184646A true JPH07184646A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18207312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32817493A Pending JPH07184646A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 新規なα−L−フコシダーゼ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07184646A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005160324A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Meiji Milk Prod Co Ltd | 1,2−α−L−フコシダーゼをコードする遺伝子 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP32817493A patent/JPH07184646A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005160324A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Meiji Milk Prod Co Ltd | 1,2−α−L−フコシダーゼをコードする遺伝子 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031128 |