JPH0759564A - フコイダン分解酵素及びその製造方法 - Google Patents

フコイダン分解酵素及びその製造方法

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JPH0759564A
JPH0759564A JP22784793A JP22784793A JPH0759564A JP H0759564 A JPH0759564 A JP H0759564A JP 22784793 A JP22784793 A JP 22784793A JP 22784793 A JP22784793 A JP 22784793A JP H0759564 A JPH0759564 A JP H0759564A
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fucoidan
enzyme
purified
present
degrading enzyme
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Takeshi Sasaki
健 佐々木
Takeshi Sakai
武 酒井
Yoshikuni Nakanishi
芳邦 中西
Ikunoshin Katou
郁之進 加藤
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TOUSA KOGAKU KENKYUSHO KK
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TOUSA KOGAKU KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規なエキソ型のフコイダン分解酵素及びそ
の製造方法を提供する。 【構成】 フコイダンをエキソ的に分解する作用及び基
質特異性、pH3.0〜4.0付近の至適pH、45℃
付近の至適温度、なる理化学的性質を有するフコイダン
分解酵素。真ウニ類に属する動物から抽出、精製する前
記のフコイダン分解酵素の製造方法。 【効果】 フコイダンの構造解析、分解やフコイダンオ
リゴ糖の調製などに有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フコイダンの構造解析
や分解及びフコイダンオリゴ糖の調製等に利用できるフ
コイダン分解酵素及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】藻類由来の硫酸化多糖の一種であるフコ
イダンは以前から腫瘍増殖阻止効果や抗凝血作用や脂血
清澄作用等の重要な生物活性を持つことが知られてい
る。フコイダンはフコースを主成分とする硫酸化多糖で
あり、ガラクトース、グルクロン酸、キシロース、マン
ノース、グルコース等をも含む物が知られているが、由
来となる海藻の種類によってこれらの構成糖の種類や量
が異なる。またその構造もよくわかっておらず、分子量
も均一ではないため、フコイダンの生物活性に関する研
究はあまり進展していない。フコイダンの構造を解析し
たり分子量の調整を行うに当ってはエキソ( exo )型や
エンド( endo ) 型のフコイダンを分解する酵素を利用
するのが有利である。従来より、アワビ、ホタテ貝、海
洋微生物などが、それぞれある種の、フコイダンを分解
する酵素を生産する可能性が報告されている。しかしな
がら、これらの酵素は一般に生体の中に極微量含まれて
いるだけなので、これらの酵素を完全に精製するには様
々な精製方法を駆使する必要があり、フコイダンを分解
する酵素の入手は困難である。実際に、現在までに完全
に精製されたフコイダンを分解する酵素はホタテ貝由来
の酵素〔バイオサイエンス・バイオテクノロジー・アン
ド・バイオケミストリー( Biosci. Biotech. Biochem.
)、第56巻、第490〜494頁(1992)、日本
農芸化学会誌、第66巻、第3号、第358頁(199
2)〕、及びビブリオ属細菌の酵素〔バイオサイエンス
・バイオテクノロジー・アンド・バイオケミストリー、
第56巻、第1829〜1834頁(1992)〕しか
ない。また、ブレチン オブ ザ ジャパニーズ ソサ
エティ オブ サイエンティフィック フィッシャリー
ズ( Bulletin of the Japanese Society of Scientif
ic Fisheries )、第50巻、第7号、第1255〜12
60頁(1984)には、キタムラサキウニ( Strongy
locentrotus nudus ) の消化管のホモジネートの未精製
の上清がフコイダンに作用して還元性物質が増加するこ
とをソモジ−ネルソン( Somogyi-Nelson ) 法で確認し
たという報告があるが、生成物の確認はなされていな
い。上述のごとく、現在フコイダンを分解する酵素の入
手は困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フコ
イダンに関する研究に有用な、新規なエキソ型のフコイ
ダン分解酵素、及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明は、下記の理化学的性質を有すること
を特徴とするフコイダン分解酵素に関する。 (I)作用及び基質特異性:フコイダンをエキソ的に分
解する。 (II) 至適pH:本酵素の至適pHは3.0〜4.0付
近にある。 (III)至適温度:本酵素の至適温度は45℃付近であ
る。 また本発明の第2の発明は、上記第1の発明のフコイダ
ン分解酵素の製造方法に関する発明であって、真ウニ類
に属する動物から抽出、精製することを特徴とする。
【0005】以下本発明について詳細に説明する。本発
明に使用される原材料は真ウニ類に属する動物であれば
特に限定されるものではない。また本発明のフコイダン
分解酵素を採取するのに用いる部位は特に限定されない
が、消化管壁や生殖巣が利用できる。本発明のフコイダ
ン分解酵素を抽出精製する際には、例えばキタムラサキ
ウニの消化管壁を集め、通常用いられる細胞破壊手段、
例えば、ホモジナイザー等で細胞を破砕し、無細胞抽出
液を得る。次いで、この抽出液から通常用いられる精製
手段により精製酵素標品を得ることができる。例えば、
塩析、有機溶媒沈殿、イオン交換カラムクロマトグラフ
ィー、疎水結合カラムクロマトグラフィー、ゲルろ過、
凍結乾燥などにより精製を行い、純化されたフコイダン
分解酵素を得ることができる。
【0006】本発明のフコイダン分解酵素の酵素化学的
及び理化学的性質は次のとおりである。 (I)作用及び基質特異性:フコイダンをエキソ的に分
解する。本発明者らは、以下に述べるごとく、本発明の
エキソ型フコイダン分解酵素の酵素反応生成物をを2−
アミノピリジンを用いた蛍光標識方法によるHPLC分
析及び質量分析計による測定で決定した。後述の方法に
より精製したヒバマタ由来のフコイダン(シグマ社製)
に本発明のフコイダン分解酵素を後述の酵素活性測定方
法に記載した条件に従って18時間反応させた後、パル
ステーションモデル4000及びパルステーションピリ
ジルアミネーションリエイジェントキット(共に宝酒造
社製)を用い、各々の取扱い説明書に従って生成物の還
元末端をピリジルアミノ化(PA化)し、このPA化し
た反応液をHPLCにより分析した。使用したカラムは
ショウデックス( Shodex ) SB−803(昭和電工社
製)で、蛍光検出器(日立製作所製、F−1150、E
x 320nm/Em 400nm)により検出した。
対照として、本発明のフコイダン分解酵素標品の代り
に、オートクレーブで120℃、5分の処理により変性
させた本発明の酵素の精製標品を用いて同様の条件によ
り反応させ、分析を行った。また、フコイダンを酸分解
〔カーボハイドレート・リサーチ( CarbohydrateResea
rch )、第13巻、第167〜169頁(1970)〕
して得られたフコース硫酸をPA化してHPLC分析用
のマーカーとした。なお、この酸分解で得られた単糖が
フコース硫酸である確認は質量分析計でネガティブモー
ドでの検出で行った。質量分析計は、高性能四重極三連
質量分析計API III(パーキン エルマ サイエック
ス社製)を用いた。
【0007】その結果を図1及び図2に示す。すなわち
図1は精製したヒバマタ由来のフコイダンに本発明のフ
コイダン分解酵素を作用させ、その反応生成物をPA化
してHPLC分析を行った際のクロマトグラムである。
図2はフコイダンを酸分解して得られたフコース硫酸を
PA化してHPLC分析を行った際のクロマトグラムで
ある。両図において、縦軸は相対蛍光強度、横軸及び図
中の数字は保持時間(分)を示す。図中、図1の矢印a
のピークはPA化された反応生成物の溶出位置を示し、
図2の矢印bのピークはPA化されたフコース硫酸の溶
出位置を示す。矢印aとbの溶出時間を比較すると溶出
時間が一致していた。このことから、本発明のフコイダ
ン分解酵素の反応生成物がフコース硫酸であることが示
唆された。
【0008】次に、上記で使用したものと同様の酵素反
応液を18〜20時間反応させ、その生成物を質量分析
計により分析した。結果を図3に示す。すなわち図3は
本発明のフコイダン分解酵素の反応生成物を質量分析計
で測定した際のマススペクトル図である。縦軸は相対強
度(%)、横軸はm/z値を示し、図中の矢印aのピー
クは本発明のフコイダン分解酵素の生成物のm/z値を
示す。フコース硫酸のm/z値は243であるので、矢
印aピークのm/z値(243)と一致する。よって、
この結果からも本発明のフコイダン分解酵素の反応生成
物がフコース硫酸であることが示唆された。以上、2つ
の分析結果より、本発明のフコイダン分解酵素はフコイ
ダンをエキソ的に切断してフコース硫酸を生成している
ことがわかった。
【0009】(II) 酵素活性の測定方法 フコイダン分解酵素の活性の測定は以下の様にして行っ
た。 (1)市販フコイダンの精製 1gのヒバマタ由来のフコイダン(シグマ社製)を50
mlの200mM塩化ナトリウムを含む10mMリン酸
ナトリウム緩衝液(pH2.5)に溶解し、同緩衝液で
十分透析後、遠心分離して不溶物を除き、あらかじめ2
00mM塩化ナトリウムを含む10mMリン酸ナトリウ
ム緩衝液(pH2.5)で平衡化した250mlのDE
AE−セファロース( Sepharose )FF(ファルマシア
社製)を詰めたカラムに流す。同カラムを、200mM
塩化ナトリウムを含む10mMリン酸ナトリウム緩衝液
(pH2.5)で洗浄し、次に200〜3000mMの
塩化ナトリウムでグラジエント溶出し、800〜200
0mMの溶出画分を集め、限外ろ過により脱塩、濃縮し
40mlの精製フコイダンを得た。
【0010】こうして得られた精製フコイダンを用い
て、以下の方法でフコイダン分解酵素の活性を測定し
た。 (2)酵素活性の測定方法 上記精製フコイダン溶液100μlと125mMの塩化
ナトリウムを含む50mMの酢酸・リン酸ナトリウム緩
衝液(pH3.5)100μlを加え、適当に希釈した
フコイダン分解酵素を50μl加えてよくかくはんし3
7℃で18時間保温する。別に対照としてフコイダン溶
液の代りに水を加えたものと、酵素溶液の代りに酵素が
溶解している緩衝液を加えたものも同条件で保温する。
これらの反応液に含まれる還元糖量をソモジ−ネルソン
法(福井作蔵著、還元糖の定量法、第2版、第9頁、学
会出版センター、1990年発行)により測定し、別に
L−フコースを標準物質として作成した検量線よりL−
フコース当量を求める。その後、下記の式(数1)より
酵素溶液の活性を求める。
【0011】
【数1】〔(T−E−F)×A×df〕/(B×C)=
(U/ml)
【0012】T : 反応液中に生成した還元力のL
−フコース当量(μmol/ml) E : フコイダンの代りに水を用いた反応液中に生
成した還元力のL−フコース当量(μmol/ml) F : 酵素溶液の代りに酵素が溶解している緩衝液
を加えた反応液中に生成した還元力のL−フコース当量
(μmol/ml) A : 反応液の液量(ml) B : 反応に使用した酵素液の液量(ml) C : 反応時間(分) df : 酵素の希釈倍率
【0013】1単位の酵素は、上記反応系において1分
間に1μmolのL−フコース当量の還元力を生成させ
る酵素量とする。タンパク質の定量は、酵素液の280
nmの吸光度を測定することにより行った。その際1m
g/mlのタンパク質溶液の吸光度を1.0として計算
した。
【0014】(III)至適pH:本酵素の至適pHは3.
0〜4.0付近にある(図4)。 すなわち図4は、本酵素のpHと相対活性の関係を表す
グラフであり、縦軸は相対活性(%)、横軸はpHを示
す。
【0015】(IV) 至適温度:本酵素の至適温度は45
℃付近である(図5)。 すなわち図5は、本酵素の温度と相対活性の関係を表す
グラフであり、縦軸は相対活性(%)、横軸は温度
(℃)を示す。
【0016】
【実施例】以下に本発明によるフコイダン分解酵素の製
造方法を実施例をもって示すが、本発明が以下の実施例
の範囲のみに限定されるものではない。
【0017】実施例1 以下の操作は4℃で行った。キタムラサキウニ(30k
g)の消化管壁及び一部の消化管内容物1500gを常
法によりアセトンパウダー(161g)とし、2.5リ
ットルの10mM酢酸リン酸ナトリウム緩衝液(pH
6.0)に懸濁し、20時間かくはん後遠心分離し上清
を得た。その上清に70%飽和となるように硫安を加え
1時間かくはん後遠心分離し上清を得た。その上清に9
0%飽和となるように硫安を加え1時間かくはん後遠心
分離し沈殿を得た。その沈殿を10mM酢酸ナトリウム
緩衝液(pH6.0)に溶解後、10mM酢酸ナトリウ
ム緩衝液(pH4.5)で透析して酵素液(166m
l)を得た。この酵素液を遠心分離した得られた上清に
対し、SP−トヨパール650M(東ソー株式会社製)
を用いたカラムクロマトグラフィーを行った。その活性
画分を集め10mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH6.
0)で平衡化したセファクリルS−200HR(ファル
マシア社製)を用いたカラムクロマトグラフィーを行っ
た。この活性フラクションを集め、限外ろ過により濃縮
し、再びセファクリルS−200HRを用いたカラムク
ロマトグラフィーを行った。この活性画分を集め精製フ
コイダン分解酵素191mUを得た。ゲルろ過法(セフ
ァクリルS−200HR)により測定された精製フコイ
ダン分解酵素の分子量は約10万であった。以上の精製
工程の各結果を表1に示す。
【0018】
【表1】 表 1 ─────────────────────────────────── 工 程 総タン 総活性 比活性 収 率 パク (単位) (単位/mg) (%) (mg) ─────────────────────────────────── アセトンパウダー抽出液* 112,000 − − − 硫安分画 2,450 1,100 0.449 100 SP−トヨパール650M 640 890 1.39 80.9 セファクリルS−200HR 14.3 235 16.4 21.4 セファクリルS−200HR 6.79 191 27.4 17.4 ─────────────────────────────────── * 混合物の妨害により活性測定不能
【0019】
【発明の効果】本発明により、フコイダンの構造解析や
フコイダンの分解やフコイダンオリゴ糖の調製などに有
用なフコイダン分解酵素及びその簡便な製造方法が提供
された。
【図面の簡単な説明】
【図1】精製したヒバマタ由来のフコイダンに本発明の
フコイダン分解酵素を作用させ、生成物をPA化して、
蛍光分析を行った際のクロマトグラムを示す図である。
【図2】フコイダンを酸分解して得られたフコース硫酸
をPA化して蛍光分析を行った際のクロマトグラムを示
す図である。
【図3】精製したヒバマタ由来のフコイダンに本発明の
フコイダン分解酵素を作用させ、生成物を質量分析計で
測定した際のマススペクトル図である。
【図4】本発明の酵素のpHと相対活性の関係を表すグ
ラフである。
【図5】本発明の酵素の温度と相対活性の関係を表すグ
ラフである。
フロントページの続き (72)発明者 加藤 郁之進 青森県弘前市大字在府町82番地4 株式会 社糖鎖工学研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の理化学的性質を有することを特徴
    とするフコイダン分解酵素。 (I)作用及び基質特異性:フコイダンをエキソ的に分
    解する。 (II) 至適pH:本酵素の至適pHは3.0〜4.0付
    近にある。 (III)至適温度:本酵素の至適温度は45℃付近であ
    る。
  2. 【請求項2】 真ウニ類に属する動物から抽出、精製す
    ることを特徴とする請求項1記載のフコイダン分解酵素
    の製造方法。
JP22784793A 1993-08-23 1993-08-23 フコイダン分解酵素及びその製造方法 Pending JPH0759564A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997047208A1 (fr) * 1996-06-12 1997-12-18 Takara Shuzo Co., Ltd. Aliments ou boissons
JP2001226408A (ja) * 1996-01-26 2001-08-21 Takara Shuzo Co Ltd フコース硫酸含有多糖
CN112654709A (zh) * 2018-07-31 2021-04-13 Arc医疗器械股份有限公司 褐藻糖胶的酶促水解

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