JPH0884587A - Glycolipid ceramide deacylase - Google Patents

Glycolipid ceramide deacylase

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JPH0884587A
JPH0884587A JP7175627A JP17562795A JPH0884587A JP H0884587 A JPH0884587 A JP H0884587A JP 7175627 A JP7175627 A JP 7175627A JP 17562795 A JP17562795 A JP 17562795A JP H0884587 A JPH0884587 A JP H0884587A
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glycolipid
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信 伊東
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Abstract

PURPOSE: To obtain a glycolipid ceramide deacylase capable of well acting on an enzyme having a wider substrate specificity than that of a conventionally known glycolipid ceramide deacylase, especially even on a neutral glycolipid. CONSTITUTION: This glycolipid ceramide deacylase has properties of actions on an intramolecular ceramide in a sphingoglycolipid to hydrolyze the ceramide into a sphingosine base and a fatty acid and produce a lysoglycolipid and the fatty acid, the substrate specificity for acting on a neutral glycolipid and an acidic glycolipid, 5-7 optimum pH, about 40 deg.C optimum temperature, the pH stability of being stable at a pH within the range of 4-9 by treatment at 5 deg.C for 16hr and the thermostability of being stable at 60 deg.C for 30min. A sphingolipid is treated with the resultant enzyme to afford a lysosphingolipid.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は基質特異性の広い新規な
糖脂質セラミドデアシラーゼに関する。更には、該糖脂
質セラミドデアシラーゼを用いて、酵素学的にリゾスフ
ィンゴ脂質を製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel glycolipid ceramide deacylase having a wide range of substrate specificity. Furthermore, it relates to a method for enzymatically producing lysosphingolipid using the glycolipid ceramide deacylase.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、糖脂質中の分子内セラミドに作用
してこのセラミド部分をスフィンゴシン塩基と脂肪酸と
に加水分解し、リゾ糖脂質と脂肪酸を生成する酵素とし
て、ノカルディア属に属する微生物が生産する酵素(特
開昭64−60379号公報)が知られている。この酵
素は糖脂質セラミドデアシラーゼと命名されているが
〔ジャーナル オブ バイオケミストリー(Journal of
Biochemistry)、第103巻、第1〜4頁(198
8)〕、GD1a、GM1、GM2、GM3等のいわゆ
る酸性糖脂質であるガングリオシドには作用するが、G
al Cer、Glc Cerには全く作用せず、La
c Cer、Gb3 Cer、あるいはアシアロ(asia
lo) GM1等の中性糖脂質にはほとんど作用しない。ま
た、セラミドのスフィンゴシン塩基と脂肪酸との結合を
加水分解する酵素がセラミダーゼ(Ceramidase ;EC
3.5.1.23)と称されているが〔ジャーナル オ
ブ バイオロジカル ケミストリー(Journal of Biolo
gical Chemistry)、第241巻、第3731〜3737
頁(1966)、バイオケミストリー(Biochemistry)
、第8巻、第1692〜1698頁(1969)、バ
イオキミカ エ バイオフィジカ アクタ(Biochimica
et Biophysica Acta)、第176巻、第339〜347
頁(1969)、サイエンス(Science)、第178巻、
第1100〜1102頁(1972)〕、この酵素は糖
脂質のセラミド部分のスフィンゴシン塩基と脂肪酸との
結合を加水分解することはできない。すなわち、従来知
られている酵素では中性糖脂質のセラミド部分のスフィ
ンゴシン塩基と脂肪酸との結合を加水分解することはで
きなかった。一般に、天然に存在する糖脂質(スフィン
ゴ糖脂質等)は同一糖鎖を有する分子でも脂肪酸の違い
によって著しい分子多様性を示す。例えばウマ腎臓から
得られたフォルスマン糖脂質(Gb5Cer) は、脂肪
酸部分の違いによって少なくとも10種の分子種が存在
する。最近、糖脂質の脂質二重膜中での存在様式、抗原
性の発現等は脂肪酸分子種に大きく影響されることが明
らかになり、糖脂質の生理機能を考える上で脂肪酸の構
造が重要視されるようになってきた。またスフィンゴ脂
質(糖脂質及びスフィンゴミエリン)の分解や合成にた
ずさわる酵素の基質特異性が脂肪酸分子種に依存してい
ることも見出されている。このような問題を解決するに
は、ヘテロな脂肪酸分子種を有する天然型のスフィンゴ
脂質を単一の脂肪酸を持つ糖脂質に簡便に変換する技術
の開発が待ち望まれている。また、スフィンゴ脂質の脂
肪酸に代えて蛍光物質を導入して蛍光標識スフィンゴ脂
質を作成できれば、スフィンゴ脂質の細胞内代謝や輸送
経路の解明等に貢献する重要な試薬になるばかりでな
く、スフィンゴ脂質合成酵素や分解酵素の高感度な基質
になることが期待される。従来知られているリゾスフィ
ンゴ脂質の製造法は、ヒドラジン分解法やアルコール系
溶媒中でのアルカリ加水分解法が知られている。しか
し、これらの方法ではアミノ糖を含むスフィンゴ糖脂質
の場合、糖鎖部分のアミド結合が分解されてデ−N−ア
セチルリゾ糖脂質を生じる。またシアル酸を含む糖脂質
(ガングリオシド)の場合、シアル酸部分が脱アシル化
される。そのため、脱アシル化後、脂質部分に保護基を
付けてから再アシル化を行い、その後保護基を外す必要
がある。これらの一連の化学操作は多くの手間と技術的
な熟練を要する。しかも、現在の化学的手法ではシアル
酸を複数有する例えばGQ1bのようなポリシアロガン
グリオシドからリゾ体を調製することは非常に困難であ
る。また、スフィンゴミエリンの場合、コリンリン酸基
が外れる可能性があり、収率の点で問題がある。また、
リゾスフィンゴ脂質を生物学的に得る方法が知られてい
る(特開平6−78782号公報)。この方法では、目
的とするリゾスフィンゴ脂質以外に多くの副産物が生じ
る。そのため、これら副産物を取り除く必要があり、工
業的にもその操作のステップ、収率の点で問題があっ
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, a microorganism belonging to the genus Nocardia is an enzyme that acts on an intramolecular ceramide in a glycolipid to hydrolyze the ceramide part into a sphingosine base and a fatty acid to produce a lysoglycolipid and a fatty acid. An enzyme to be produced (Japanese Patent Laid-Open No. 64-60379) is known. This enzyme is named glycolipid ceramide deacylase, but it is described in [Journal of Biochemistry].
Biochemistry), 103, 1-4 pages (198).
8)], GD1a, GM1, GM2, GM3 and so on, but it acts on gangliosides, which are so-called acidic glycolipids.
It has no effect on al Cer and Glc Cer, and La
c Cer, Gb3 Cer, or asialo (asia
lo) It has almost no effect on neutral glycolipids such as GM1. In addition, an enzyme that hydrolyzes the bond between the sphingosine base of ceramide and a fatty acid is ceramidase (EC).
3.5.1.13), though the [Journal of Biological Chemistry (Journal of Biolo
gical Chemistry), Volume 241, 3731-3737
Page (1966), Biochemistry
, Vol. 8, pp. 1692-1698 (1969), Biochimica Biophysica Actor (Biochimica
et Biophysica Acta), Volume 176, Volumes 339-347.
Page (1969), Science, Volume 178,
1100-1102 (1972)], this enzyme cannot hydrolyze the bond between the sphingosine base of the ceramide portion of the glycolipid and the fatty acid. That is, a conventionally known enzyme could not hydrolyze the bond between the sphingosine base of the ceramide portion of the neutral glycolipid and the fatty acid. In general, naturally occurring glycolipids (glycosphingolipids, etc.) show remarkable molecular diversity due to differences in fatty acids even in molecules having the same sugar chain. For example, forssman glycolipid (Gb5Cer) obtained from equine kidney has at least 10 kinds of molecular species depending on the difference in fatty acid moieties. Recently, it has been revealed that the mode of existence of glycolipids in lipid bilayer membranes, the expression of antigenicity, etc. are greatly influenced by fatty acid molecular species, and the structure of fatty acids is important in considering the physiological functions of glycolipids. It has started to be done. It has also been found that the substrate specificity of enzymes involved in the decomposition and synthesis of sphingolipids (glycolipids and sphingomyelins) depends on the fatty acid molecular species. In order to solve such a problem, development of a technique for easily converting a natural sphingolipid having a heterologous fatty acid molecular species into a glycolipid having a single fatty acid has been desired. Moreover, if a fluorescent substance can be prepared by introducing a fluorescent substance instead of the fatty acid of sphingolipid, it will not only be an important reagent that contributes to elucidation of intracellular metabolism and transport pathway of sphingolipid, but also sphingolipid synthesis. It is expected to be a highly sensitive substrate for enzymes and degrading enzymes. Known lysosphingolipid production methods include a hydrazine decomposition method and an alkaline hydrolysis method in an alcohol solvent. However, in these methods, in the case of a glycosphingolipid containing an amino sugar, the amide bond in the sugar chain portion is decomposed to produce de-N-acetyllysoglycolipid. In the case of a glycolipid containing sialic acid (ganglioside), the sialic acid moiety is deacylated. Therefore, after deacylation, it is necessary to attach a protecting group to the lipid portion, perform reacylation, and then remove the protecting group. These series of chemical operations require a lot of labor and technical skill. Moreover, it is very difficult to prepare a lyso form from a polysialoganglioside such as GQ1b having a plurality of sialic acids by the current chemical method. Further, in the case of sphingomyelin, there is a possibility that the choline phosphate group may be removed, which causes a problem in yield. Also,
A method for biologically obtaining lysosphingolipid is known (Japanese Patent Laid-Open No. 6-78782). This method produces many by-products in addition to the desired lysosphingolipid. Therefore, it is necessary to remove these by-products, and industrially there are problems in the steps of operation and yield.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
知られている糖脂質セラミドデアシラーゼよりも基質特
異性の広い酵素、特に中性糖脂質にもよく作用する糖脂
質セラミドデアシラーゼを提供することにある。更に
は、該糖脂質セラミドデアシラーゼを用いた糖脂質工学
等の分野に有用なリゾスフィンゴ脂質を酵素学的に、工
業的に製造する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an enzyme having a wider substrate specificity than the conventionally known glycolipid ceramide deacylase, particularly a glycolipid ceramide deacylase which also acts well on neutral glycolipids. To provide. Further, it is to provide a method for enzymatically and industrially producing a lysosphingolipid useful in the fields such as glycolipid engineering using the glycolipid ceramide deacylase.

【0004】[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
を特徴とする糖脂質セラミドデアシラーゼに関する。 (1)作用: スフィンゴ糖脂質中の分子内セラミドに
作用して、スフィンゴシン塩基と脂肪酸とに加水分解
し、リゾ糖脂質と脂肪酸を生成する。 (2)基質特異性: 中性糖脂質及び酸性糖脂質に作用
する。 (3)至適pH: 至適pHが5〜7である。 (4)至適温度: 至適温度が約40℃である。 (5)pH安定性: 5℃、16時間の処理でpH4〜
9の範囲で安定である。 (6)熱安定性: 60℃において30分間、安定であ
る。 本発明の第2の発明は、リゾスフィンゴ脂質の製造方法
に関し、第1の発明の糖脂質セラミドデアシラーゼを用
いてスフィンゴ脂質を処理することを特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention will be summarized. The first invention of the present invention relates to a glycolipid ceramide deacylase characterized by having the following physicochemical properties. (1) Action: It acts on the intramolecular ceramide in the glycosphingolipid to hydrolyze it into a sphingosine base and a fatty acid to produce a lysoglycolipid and a fatty acid. (2) Substrate specificity: It acts on neutral glycolipids and acidic glycolipids. (3) Optimum pH: The optimum pH is 5-7. (4) Optimum temperature: The optimum temperature is about 40 ° C. (5) pH stability: pH 4 to 4 after treatment at 5 ° C. for 16 hours
It is stable in the range of 9. (6) Thermal stability: Stable for 30 minutes at 60 ° C. A second invention of the present invention relates to a method for producing lysosphingolipid, which is characterized by treating the sphingolipid with the glycolipid ceramide deacylase of the first invention.

【0005】本発明者らは、糖脂質関連酵素を得るため
に、種々のサンプル(例えば、土壌、海水、淡水等)を
採取し、スクリーニングに用いた。このスクリーニング
の過程で、驚くべきことに、中性糖脂質及び酸性糖脂質
をスフィンゴシン塩基と脂肪酸とに加水分解し、リゾ糖
脂質と脂肪酸を生成する、従来知られていない新規な糖
脂質セラミドデアシラーゼ活性を見出した。更に、本発
明者らが、鋭意検討を行った結果、本発明の酵素を生産
する微生物を特定し、更に該酵素を精製し、また該酵素
の理化学的性質を明らかにし、また更に、該酵素を用い
てスフィンゴ脂質を処理することにより、リゾスフィン
ゴ脂質を効率よく製造することに成功し、本発明を完成
させた。
The present inventors collected various samples (eg, soil, seawater, fresh water, etc.) and used them for screening in order to obtain the glycolipid-related enzyme. In the process of this screening, surprisingly, a novel glycolipid ceramide dehydrogenase, which has never been known, which hydrolyzes neutral glycolipids and acidic glycolipids into sphingosine bases and fatty acids to produce lysoglycolipids and fatty acids The acylase activity was found. Furthermore, as a result of intensive investigations by the present inventors, a microorganism producing the enzyme of the present invention was identified, the enzyme was further purified, and the physicochemical properties of the enzyme were clarified. The present invention has been completed by treating sphingolipids with sucrose and succeeding in efficiently producing lysosphingolipids.

【0006】以下、本発明を詳しく説明する。本発明の
糖脂質セラミドデアシラーゼの製造方法は特に限定され
るものではなく、本発明の糖脂質セラミドデアシラーゼ
生産能を有する微生物、若しくは細胞等でよい。例え
ば、シュードモナス エスピー TK−4(Pseudomona
s sp. TK−4) が挙げられる。本菌株は、本発明者ら
が土壌中より新たに検索して得た菌株で、その菌学的性
質は以下のとおりである。 (1)生育温度範囲:〜41℃ (2)グラム染色:陰性 (3)形態:桿菌 (4)運動性:陽性 (5)好気的条件下での生育:陽性 (6)嫌気的条件下での生育:陰性 (7)カタラーゼ:陽性 (8)オキシダーゼ:陽性 (9)O−Fテスト:F (10)O/129感受性試験:非感受性 (11)色素の精製:+/− (12)アンモニウムイオン及びグルコース合成培地中で
の生育:陽性 (13)アミノ酸の炭素源としての利用:Arg、As
n、His、Glu、Ser、Ala (14)7.5%NaCl含有肉汁培地(nutrient brot
h) 中での発育:陰性 (15)ブタンジオールデヒドロゲナーゼ活性:陽性 (16)グリセロールからのガス産生:陽性 (17)グルコースからのガス産生:陽性 (18)2.5%ペプトン水からの硫化水素の発生:陽性 (19)糖の資化性:ガラクトース、スクロース、アラビ
ノース (20)GC含量:約69.4% (21)単極毛を有する。 以上の結果より、本菌株はシュードモナス属に属する細
菌であると同定される。
The present invention will be described in detail below. The method for producing the glycolipid ceramide deacylase of the present invention is not particularly limited and may be a microorganism or cell having the ability to produce the glycolipid ceramide deacylase of the present invention. For example, Pseudomonas SP TK-4 (Pseudomona
s sp. TK-4). The present strain is a strain newly obtained by the present inventors from soil, and its mycological properties are as follows. (1) Growth temperature range: ~ 41 ° C (2) Gram stain: Negative (3) Morphology: Bacillus (4) Motility: Positive (5) Growth under aerobic conditions: Positive (6) Anaerobic conditions Growth in Negative: Negative (7) Catalase: Positive (8) Oxidase: Positive (9) OF test: F (10) O / 129 Sensitivity test: Insensitive (11) Purification of dye: +/- (12) Growth in ammonium ion and glucose synthesis medium: positive (13) Utilization of amino acids as carbon source: Arg, As
n, His, Glu, Ser, Ala (14) 7.5% NaCl-containing broth medium (nutrient brot)
h) Growth in: Negative (15) Butanediol dehydrogenase activity: Positive (16) Gas production from glycerol: Positive (17) Gas production from glucose: Positive (18) Hydrogen sulfide from 2.5% peptone water Occurrence of: positive (19) assimilation of sugar: galactose, sucrose, arabinose (20) GC content: about 69.4% (21) having monopolar hairs. From the above results, this strain is identified as a bacterium belonging to the genus Pseudomonas.

【0007】本菌株は、Pseudomonas sp. TK−4と命
名され、G−182と表示され、通商産業省工業技術院
生命工学工業技術研究所にFERM BP−5096と
して寄託されている。
This strain is designated as Pseudomonas sp. TK-4, is designated as G-182, and has been deposited as FERM BP-5096 at the Institute of Biotechnology, Institute of Biotechnology, Ministry of International Trade and Industry.

【0008】本発明の酵素は、例えば上述した菌株を栄
養培地中で培養し、培養後の培養物から酵素を分離する
ことによって得られる。培地に加える栄養源は、該菌株
が利用し本発明の酵素を生産するものであればよく、炭
素源としては例えば、グリセロール、グルコース、スク
ロース、糖蜜等が利用でき、窒素源としては例えば、酵
母エキス、ペプトン、コーンスティープリカー、肉エキ
ス、脱脂大豆、硫安、硝酸アンモニウム等が適当であ
る。その他、ナトリウム塩、カリウム塩、リン酸塩、マ
グネシウム塩、亜鉛塩等の無機質及び金属塩を加えても
よい。また培地中にアシアロGM1などの糖脂質を0.
01〜0.5%添加して本発明の酵素の生産性を高める
ことができる。本発明の酵素の生産菌を培養するに当
り、酵素の生産量は培養条件によって大きく変動する
が、一般的に培養温度は20〜35℃、培地のpH5〜
8が良く、1日から7日の通気かくはん培養で本発明の
酵素が生産される。培養条件は使用する菌株、培地組成
等に応じて本発明の酵素の生産量が最大になるように設
定するのは当然のことである。上述した菌株によって生
産された本発明の酵素は主に菌体外に存在するので、培
養物を固液分離し、得られた上清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、ハイドロキシアパタイトカラムクロマトグラ
フィー、ゲルろ過カラムクロマトグラフィー、凍結乾燥
等により精製することができる。酵素の純度は例えば、
ポリアクリルアミドゲルディスク電気泳動法等によって
検定することができる。
The enzyme of the present invention can be obtained, for example, by culturing the above-mentioned strain in a nutrient medium and separating the enzyme from the culture after culturing. The nutrient source to be added to the medium may be one that can be used by the strain to produce the enzyme of the present invention. As the carbon source, for example, glycerol, glucose, sucrose, molasses, etc. can be utilized, and as the nitrogen source, for example, yeast. Extract, peptone, corn steep liquor, meat extract, defatted soybean, ammonium sulfate, ammonium nitrate and the like are suitable. In addition, inorganic salts such as sodium salt, potassium salt, phosphate salt, magnesium salt, zinc salt and metal salts may be added. Further, glycolipids such as asialo GM1 were added to the medium in an amount of 0.
By adding 01 to 0.5%, the productivity of the enzyme of the present invention can be increased. In culturing the enzyme-producing bacterium of the present invention, the production amount of the enzyme greatly varies depending on the culturing conditions, but generally the culturing temperature is 20 to 35 ° C., and the pH of the medium is 5 to 5.
8 is good, and the enzyme of the present invention is produced by aerated stirring culture for 1 to 7 days. It is natural that the culture conditions are set so that the production amount of the enzyme of the present invention is maximized depending on the strain used, the composition of the medium and the like. Since the enzyme of the present invention produced by the above-mentioned strains exists mainly outside the cells, solid-liquid separation of the culture can be carried out, and a purified enzyme preparation can be obtained from the obtained supernatant by a commonly used purification means. it can. For example, it can be purified by salting out, organic solvent precipitation, ion exchange column chromatography, hydroxyapatite column chromatography, gel filtration column chromatography, freeze-drying and the like. The enzyme purity is, for example,
It can be assayed by polyacrylamide gel disc electrophoresis or the like.

【0009】本発明により得られる糖脂質セラミドデア
シラーゼの酵素化学的及び理化学的性質は次のとおりで
ある。 (1)酵素活性の測定 糖脂質セラミドデアシラーゼの酵素活性の測定は次のよ
うにして行う。基質溶液〔アシアロGM1、2mMと
0.6%(w/v)トリトン(Triton) X−100を含
む50mM酢酸緩衝液、pH6.0〕10μlに酵素液
10μlを加え37℃で30分間反応させる。100℃
で3分間加熱して酵素反応を止め、遠心濃縮機で反応液
を濃縮乾固する。これを50%メタノール10μlに溶
かしてTLCプレート(シリカゲル60、メルク社製)
にのせ、クロロホルム/メタノール/0.02%CaC
2 水溶液(5:4:1)で展開した後、糖脂質をオル
シノール硫酸法で発色させる。このTLCの展開溶媒
で、脂肪酸を失った糖脂質は本来の(native) 糖脂質よ
りも少し遅いRf値を示す。このスポットをTLCクロ
マトスキャナー(島津CS−9000、島津製作所社
製)を用いて波長540nmで定量する。
The enzymatic and physicochemical properties of the glycolipid ceramide deacylase obtained by the present invention are as follows. (1) Measurement of enzyme activity The enzyme activity of the glycolipid ceramide deacylase is measured as follows. 10 μl of the enzyme solution was added to 10 μl of the substrate solution [50 mM acetate buffer containing 2 mM of Asialo GM1 and 0.6% (w / v) Triton X-100, pH 6.0] and reacted at 37 ° C. for 30 minutes. 100 ° C
The mixture is heated for 3 minutes to stop the enzymatic reaction, and the reaction solution is concentrated to dryness with a centrifugal concentrator. This is dissolved in 10 μl of 50% methanol and TLC plate (silica gel 60, manufactured by Merck).
Put on, chloroform / methanol / 0.02% CaC
After development with a 12 aqueous solution (5: 4: 1), the glycolipid is colored by the orcinol-sulfuric acid method. In this TLC developing solvent, glycolipids deprived of fatty acids show a slightly slower Rf value than the native glycolipid. This spot is quantified using a TLC chromatoscanner (Shimadzu CS-9000, manufactured by Shimadzu Corporation) at a wavelength of 540 nm.

【0010】(2)作用 スフィンゴ糖脂質中の分子内セラミドに作用して、スフ
ィンゴシン塩基と脂肪酸とに加水分解し、リゾ糖脂質と
脂肪酸を生成する。
(2) Action It acts on the intramolecular ceramide in the glycosphingolipid to hydrolyze it into a sphingosine base and a fatty acid to produce a lysoglycolipid and a fatty acid.

【0011】(3)基質特異性 (1)の酵素活性の測定法に従って本発明の酵素の基質
特異性を調べたところ、下記表1に示すようにガングリ
オ系の酸性糖脂質のみならずガングリオ系、グロボ系、
ラクト系のスフィンゴ糖脂質及び単糖とセラミドが結合
したセレブロシドにも作用してリゾ糖脂質と脂肪酸を生
成する。表1中、GM1及びアシアロGM1はウシ脳か
ら調製し〔メソッズ イン エンザイモロジー(Method
s in Enzymology)、第83巻、第139〜191頁(1
982)〕、その他の基質はヤトロン社製である。
(3) Substrate specificity The substrate specificity of the enzyme of the present invention was examined according to the method for measuring enzyme activity in (1). As shown in Table 1 below, not only ganglio acidic glycolipids but also ganglio type were identified. , Globo system,
It also acts on lacto-based glycosphingolipids and cerebrosides in which monosaccharides and ceramide are bound to produce lysoglycolipids and fatty acids. In Table 1, GM1 and asialo GM1 were prepared from bovine brain [Methods in Enzymology (Method
s in Enzymology), 83, 139-191 (1
982)], and other substrates are manufactured by Yatron.

【0012】[0012]

【表1】 表 1 ──────────────────────────── 基 質 分解率 (%) ──────────────────────────── GM1 56.8 GM2 69.0 GM3 50.0 GD1b 43.4 GD3 51.2 Gb4 26.8 アシアロGM1 72.5 LacCer 11.2 GalCer 14.4 GlcCer 7.3 ────────────────────────────[Table 1] Table 1 ──────────────────────────── Substrate decomposition rate (%) ────────── ─────────────────── GM1 56.8 GM2 69.0 GM3 50.0 GD1b 43.4 GD3 51.2 Gb4 26.8 asialo GM1 72.5 LacCer 11 .2 GalCer 14.4 GlcCer 7.3 ─────────────────────────────

【0013】(4)至適pH 本発明の酵素の至適pHは図1に示すように5〜7付近
に高い活性を有している。活性測定に用いる緩衝液は、
pH3.0〜6.5においては50mM酢酸緩衝液、p
H6.5〜9.0においては50mMリン酸緩衝液、p
H10においては50mMグリシン緩衝液を使用する。
図1は本発明の酵素の至適pHを示す図であり、縦軸は
相対活性(%)、横軸は反応pHを示す。図中、黒丸印
は酢酸緩衝液を、白三角印はリン酸緩衝液を、白丸印は
グリシン緩衝液を示す。
(4) Optimum pH The optimum pH of the enzyme of the present invention has a high activity in the vicinity of 5 to 7 as shown in FIG. The buffer used for activity measurement is
50 mM acetate buffer, p at pH 3.0 to 6.5
50 mM phosphate buffer, p for H6.5-9.0
50 mM glycine buffer is used in H10.
FIG. 1 is a diagram showing the optimum pH of the enzyme of the present invention, in which the vertical axis represents relative activity (%) and the horizontal axis represents reaction pH. In the figure, black circles represent acetate buffer, white triangles represent phosphate buffer, and white circles represent glycine buffer.

【0014】(5)至適温度 本発明の酵素の至適温度は図2に示すように約40℃付
近で最大活性を示す。すなわち、図2は本発明の酵素の
至適温度を示す図であり、縦軸は相対活性(%)、横軸
は反応温度(℃)を示す。
(5) Optimum temperature As shown in FIG. 2, the optimum temperature of the enzyme of the present invention shows maximum activity around 40 ° C. That is, FIG. 2 is a graph showing the optimum temperature of the enzyme of the present invention, in which the vertical axis represents relative activity (%) and the horizontal axis represents reaction temperature (° C.).

【0015】(6)pH安定性 本発明の酵素をそれぞれのpHにおいて5℃で16時間
保持した後、pHを6.0に戻して酵素活性を測定して
pH安定性を調べた。緩衝液としてpH3.5〜6.0
においては50mM酢酸緩衝液、pH6.0〜8.0に
おいては50mMリン酸緩衝液、pH8.0〜9.0に
おいては50mMトリス塩酸緩衝液、pH9.0〜9.
5においては50mMグリシン緩衝液を使用する。図3
に示すように本発明の酵素はpH4〜9の範囲で安定で
ある。すなわち、図3は本発明の酵素のpH安定性を示
す図であり、縦軸は残存活性(%)、横軸はpHを示
す。図中、白丸印は酢酸緩衝液を、黒丸印はリン酸緩衝
液を、白三角印はトリス塩酸緩衝液を、白四角印はグリ
シン緩衝液を示す。
(6) pH Stability The enzyme of the present invention was kept at 5 ° C. for 16 hours at each pH, then the pH was returned to 6.0 and the enzyme activity was measured to examine the pH stability. PH 3.5-6.0 as a buffer
50 mM acetate buffer, 50 mM phosphate buffer at pH 6.0 to 8.0, 50 mM Tris-HCl buffer at pH 8.0 to 9.0, pH 9.0 to 9.0.
In 5 use 50 mM glycine buffer. FIG.
As shown in, the enzyme of the present invention is stable in the range of pH 4-9. That is, FIG. 3 is a diagram showing the pH stability of the enzyme of the present invention, in which the vertical axis represents residual activity (%) and the horizontal axis represents pH. In the figure, white circles represent acetate buffer, black circles represent phosphate buffer, white triangles represent Tris-hydrochloric acid buffer, and white squares represent glycine buffer.

【0016】(7)熱安定性 本発明の酵素の熱安定性を調べたところ図4に示すよう
に60℃、30分間の処理でも90%の活性を保持して
いる。すなわち、図4は本発明の酵素の熱安定性を示す
図であり、縦軸は残存活性(%)、横軸は温度(℃)を
示す。
(7) Thermostability When the thermostability of the enzyme of the present invention was examined, as shown in FIG. 4, 90% activity was retained even after treatment at 60 ° C. for 30 minutes. That is, FIG. 4 is a diagram showing the thermostability of the enzyme of the present invention, in which the vertical axis represents residual activity (%) and the horizontal axis represents temperature (° C.).

【0017】(8)分子量 本発明の酵素の分子量は、SDS−ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動(SDS−PAGE)により、約52,0
00を示す。
(8) Molecular weight The molecular weight of the enzyme of the present invention is about 52.0 by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).
00 is shown.

【0018】(9)酵素反応生成物の構造確認 本発明の酵素の分解生成物の確認は、アシアロGM1を
酵素で消化した後、分解生成物を逆相HPLCで精製
し、ファーストアトムボンバードメント−マススペクト
ル(FAB−MS)分析に供して行う。まず、3mg/
mlのアシアロGM1(C 18:0,d 18:1分
子量1254)と0.6%トリトンX−100を含む5
0mM酢酸緩衝液pH6.0、1mlに酵素液200μ
lとトルエン10μlを加えて37℃で3日間反応を行
う。反応終了後5倍量のクロロホルム/メタノール
(2:1)を加えて分配を行い、上層をとって蒸発乾固
させた後、500μlのクロロホルム/メタノール/水
(3:48:47)に溶解して逆相カラムクロマトグラ
フィーに供するサンプルとする。使用カラムはODS−
80T(4.6×75mm、東ソー社製)、流速は1m
l/min、分画サイズは1.5mlである。カラムに
サンプルを添加した後メタノール/水(6:4)を10
ml流し、次に60分間で100%メタノールまでグラ
ジエント溶出を行い、最後にクロロホルム/メタノール
/水(60:30:4.5)を5ml流す。リゾアシア
ロ(lysoasialo) GM1の画分を集めて精製標品とし、
FAB−MS分析(マトリックスはトリエタノールアミ
ン)に供す。その結果を図5に示す。すなわち、図5は
アシアロGM1を本発明の酵素で消化した後、得られる
生成物のFAB−MS分析の結果を示す図であり、縦軸
は相対強度、横軸は質量数/電荷数(M/Z)を示す。
図中、中央部に600〜1200(M/Z)の拡大図を
示し、上部に基質として用いたアシアロGM1(上段)
と、生成物であるリゾアシアロGM1(下段)の構造、
分子量、シグナル〔(M−H)- 〕の位置を示す。ま
た、Sphはスフィンゴシン塩基を、Cerはセラミド
を示す。
(9) Confirmation of Structure of Enzyme Reaction Product To confirm the decomposition product of the enzyme of the present invention, after digesting asialo GM1 with the enzyme, the decomposition product is purified by reverse phase HPLC and the first atom bombardment- It is subjected to mass spectrum (FAB-MS) analysis. First, 3 mg /
5 ml of asialo GM1 (C 18: 0, d 18: 1 molecular weight 1254) and 0.6% Triton X-100 5
0 mM acetate buffer pH 6.0, 1 ml of enzyme solution 200 μ
1 and 10 μl of toluene are added and the reaction is carried out at 37 ° C. for 3 days. After completion of the reaction, 5 volumes of chloroform / methanol (2: 1) were added for partitioning, the upper layer was taken and evaporated to dryness, and then dissolved in 500 μl of chloroform / methanol / water (3:48:47). And use it as a sample for reverse phase column chromatography. The column used is ODS-
80T (4.6 × 75mm, manufactured by Tosoh Corporation), flow velocity is 1m
1 / min, the fraction size is 1.5 ml. After adding the sample to the column, add methanol / water (6: 4) to 10 times.
ml, then gradient elution to 100% methanol in 60 minutes, and finally 5 ml of chloroform / methanol / water (60: 30: 4.5). The lysoasialo GM1 fractions were collected and used as a purified sample.
Subject to FAB-MS analysis (matrix is triethanolamine). The result is shown in FIG. That is, FIG. 5 is a diagram showing the results of FAB-MS analysis of the product obtained after digesting asialo GM1 with the enzyme of the present invention, in which the vertical axis represents relative intensity and the horizontal axis represents mass number / charge number (M / Z) is shown.
In the figure, an enlarged view of 600 to 1200 (M / Z) is shown in the central part, and asialo GM1 used as a substrate (upper part) in the upper part.
And the structure of the product lysoasialo GM1 (lower),
The molecular weight and the position of the signal [(M−H) ] are shown. Sph represents sphingosine base and Cer represents ceramide.

【0019】図5に示すようにリゾアシアロGM1の分
子量988に相当するシグナル987が最強シグナルと
して得られる。また、リゾアシアロGM1の糖鎖部分の
非還元末端からGalが外れたことを示す825のシグ
ナルと、更にそこからN−アセチルガラクトサミン(G
alNAc)が外れたことを示す622のシグナルが観
察される。これらのデータから本発明の酵素の反応生成
物はリゾ糖脂質であり、その糖鎖部分にアシアロGM1
の糖鎖部分を持っていることが示される。
As shown in FIG. 5, a signal 987 corresponding to the molecular weight 988 of lysoasialo GM1 is obtained as the strongest signal. In addition, a signal of 825 indicating that Gal was removed from the non-reducing end of the sugar chain portion of lysoasialo GM1, and from there, N-acetylgalactosamine (G
A signal at 622 is observed, indicating that alNAc) has dissociated. From these data, the reaction product of the enzyme of the present invention is lysoglycolipid, and asialo GM1 is present in the sugar chain portion thereof.
It is shown that it has a sugar chain portion of.

【0020】上記のFAB−MS分析で得られた結果の
ほかに、(I)本発明の酵素による消化で得られた生成
物はニンヒドリン反応陽性であること、(II) 生成物を
エンドグリコセラミダーゼ(EC.3.2.1.12
3:糖鎖とセラミド、あるいは糖鎖とスフィンゴシンの
間のグリコシド結合を加水分解する酵素)で処理すると
アシアロGM1の糖鎖部分を生ずること、(III)この糖
鎖部分はニンヒドリン反応陰性であること(すなわちG
alNAcのアセチル基は外れていないこと)、を確認
している。
In addition to the results obtained by the above FAB-MS analysis, (I) the product obtained by digestion with the enzyme of the present invention is positive for ninhydrin reaction, (II) the product is endoglycoceramidase (EC 3.2.1.12.
3: an enzyme that hydrolyzes a glycoside bond between a sugar chain and ceramide or a sugar chain and sphingosine) produces a sugar chain portion of asialo GM1, (III) this sugar chain portion is ninhydrin negative (Ie G
It has been confirmed that the acetyl group of alNAc is not removed).

【0021】上記の結果より、本発明の酵素が糖脂質中
の分子内セラミドに作用してこのセラミド部分をスフィ
ンゴシン塩基と脂肪酸とに加水分解し、リゾ糖脂質と脂
肪酸を生成する反応を触媒することが明らかとなった。
From the above results, the enzyme of the present invention acts on the intramolecular ceramide in the glycolipid to hydrolyze the ceramide portion into a sphingosine base and a fatty acid to catalyze the reaction of producing a lysoglycolipid and a fatty acid. It became clear.

【0022】本発明の酵素を用いて、リゾスフィンゴ脂
質を製造するには、該酵素が作用するスフィンゴ脂質で
あればいかなるものでも基質として用いることができ
る。例えば、酸性糖脂質としてはGQ1、GT1、GD
1、GD3、GM1、GM3等の各種ガングリオシド及
びスルファチド、中性糖脂質としてはグロボシド、アシ
アロGM1、セレブロシド等、スフィンゴリン脂質とし
てスフィンゴミエリンが挙げられる。これらの基質を緩
衝液中に懸濁させ、本酵素を作用させることで各種のリ
ゾスフィンゴ脂質を得ることができる。例えば、反応液
中の基質濃度を1〜20mg/ml、反応温度37〜4
0℃、反応pH5.0〜6.0、通常は酢酸緩衝液を用
いて、緩衝液の最終濃度が25mMとなるようにして反
応を行う。また、反応液中には界面活性剤としてトリト
ンX−100を終濃度0.8%となるように添加する。
反応終了後、ODS逆相カラムクロマトグラフィーで反
応生成物と未反応スフィンゴ脂質を分離する。溶出液と
しては、クロロホルム/メタノール/水(5/4/1、
v/v)を用いることができる。HPLCのモニター
は、溶出液をHPTLCで分析することにより行うこと
ができる。HPTLCの展開溶媒はクロロホルム/メタ
ノール/10%酢酸(5/4/1、v/v)、発色は糖
脂質及びリゾ糖脂質はオルシノール硫酸法、スフィンゴ
ミエリン及びリゾスフィンゴミエリンはクマシーブルー
法で行うことができる。リゾスフィンゴ脂質だけを検出
したい場合は、ニンヒドリン法を用いることができる。
このように、本発明の酵素を用いてリゾスフィンゴ脂質
を製造することができる。
In order to produce lysosphingolipid using the enzyme of the present invention, any sphingolipid acting on the enzyme can be used as a substrate. For example, GQ1, GT1, GD are used as acidic glycolipids.
1, various gangliosides and sulfatides such as GD3, GM1 and GM3, globoside as a neutral glycolipid, asialo GM1 and cerebroside, and sphingomyelin as a sphingolipid. Various lysosphingolipids can be obtained by suspending these substrates in a buffer and allowing this enzyme to act. For example, the substrate concentration in the reaction solution is 1 to 20 mg / ml, and the reaction temperature is 37 to 4
The reaction is carried out at 0 ° C at a reaction pH of 5.0 to 6.0, usually using an acetate buffer so that the final concentration of the buffer is 25 mM. Further, Triton X-100 as a surfactant is added to the reaction solution so that the final concentration is 0.8%.
After completion of the reaction, the reaction product and unreacted sphingolipid are separated by ODS reverse phase column chromatography. As the eluent, chloroform / methanol / water (5/4/1,
v / v) can be used. HPLC monitoring can be performed by analyzing the eluate by HPTLC. The developing solvent for HPTLC is chloroform / methanol / 10% acetic acid (5/4/1, v / v), color development is performed by the orcinol-sulfuric acid method for glycolipids and lysoglycolipids, and coomassie blue method for sphingomyelin and lysosphingomyelin. You can When it is desired to detect only lysosphingolipid, the ninhydrin method can be used.
Thus, the enzyme of the present invention can be used to produce lysosphingolipid.

【0023】また、得られたリゾスフィンゴ脂質を再ア
シル化することにより各種の誘導体を得ることができ
る。例えば、リゾスフィンゴ脂質への脂肪酸の導入は、
ジシクロヘキシルカルボジイミドの存在下、脂肪酸とN
−ヒドロキシコハク酸イミドとのエステルを合成し、リ
ゾスフィンゴ脂質と反応させる方法、脂肪酸塩化物を合
成し、リゾスフィンゴ脂質と反応させる方法等により再
アシル化された誘導体を得ることができる。
Various derivatives can be obtained by reacylating the obtained lysosphingolipid. For example, the introduction of fatty acids into lysosphingolipids
In the presence of dicyclohexylcarbodiimide, fatty acid and N
A reacylated derivative can be obtained by a method of synthesizing an ester with -hydroxysuccinimide and reacting with lysosphingolipid, a method of synthesizing a fatty acid chloride and reacting with lysosphingolipid, and the like.

【0024】また、本発明の酵素を用いて得られるリゾ
スフィンゴ脂質のスフィンゴシン部分のアミノ基を標識
することにより、蛍光標識スフィンゴ脂質誘導体(蛍光
標識ネオスフィンゴ脂質)を合成することができる。例
えば、ダンシルクロリド、4−フルオロ−7−ニトロベ
ンゾフラザン(4−Fluoro−7−nitrobenzofurazan 、
NBD−F)、10−ピレンデカン酸等による標識が可
能である。
Further, by labeling the amino group of the sphingosine portion of the lysosphingolipid obtained using the enzyme of the present invention, a fluorescently labeled sphingolipid derivative (fluorescently labeled neosphingolipid) can be synthesized. For example, dansyl chloride, 4-fluoro-7-nitrobenzofurazan,
NBD-F), labeling with 10-pyrenedecanoic acid or the like is possible.

【0025】以上、詳細に説明したように、本発明によ
り糖脂質セラミドデアシラーゼが提供され、更には、該
糖脂質セラミドデアシラーゼを用いるリゾスフィンゴ脂
質の製造方法が提供される。該酵素は、非常に広い基質
特異性を有する酵素であり、糖脂質の機能解明の研究、
及び糖脂質工学等の分野において有用である。更には、
該酵素を用いて製造したリゾスフィンゴ脂質は、スフィ
ンゴ脂質の細胞内代謝や輸送経路の解明、スフィンゴ脂
質の細胞内での機能解明等の細胞工学に有用な基質及び
試薬を製造することが可能となる。
As described in detail above, the present invention provides a glycolipid ceramide deacylase, and further a method for producing a lysosphingolipid using the glycolipid ceramide deacylase. The enzyme is an enzyme having a very broad substrate specificity, and studies on the elucidation of the function of glycolipids,
It is also useful in fields such as glycolipid engineering. Furthermore,
Lysosphingolipids produced using the enzyme can produce substrates and reagents useful for cell engineering such as elucidation of intracellular metabolism and transport pathways of sphingolipids and elucidation of intracellular functions of sphingolipids. Become.

【0026】[0026]

【実施例】次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、この実施例は本発明の一例を示すものであり、本
発明はこれらになんら限定されるものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but these examples are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

【0027】実施例1 0.5%ペプトン、0.1%酵母エキス、0.2%Na
Cl、及び0.1%アシアロGM1を含む液体培地に、
シュードモナス エスピー TK−4(FERM BP
−5096)を接種し30℃で48時間培養した。培養
終了後、培養液を6000rpm、60分間の遠心分離
によって菌体を除去して培養上清を得た。以降の操作は
すべて5℃で行った。培養上清に80%飽和になるまで
硫安を加え、一晩放置した後6000rpm、60分間
の遠心分離によって沈殿物を集める。この沈殿物を少量
の0.2%ルブロールを含む20mM酢酸緩衝液pH
6.0に溶解し、同緩衝液に対して一晩透析した。透析
後の酵素溶液をトヨパール(Toyopearl)HW−55F
(東ソー社製)のゲルろ過クロマトグラフィーに供し
た。カラムサイズは40×300mmで、溶出は0.2
%のルブロール及び0.2MのNaClを含む20mM
酢酸緩衝液pH6.0を用い、流速1ml/min、分
画サイズ5mlで行い、活性画分を集めた。次いでこの
画分を0.2%のルブロールを含む20mM酢酸緩衝液
pH6.0で平衡化したDEAM(ベーカーボンド社
製)のカラムクロマトグラフィーに供した。カラムサイ
ズは2.3×150mmで、溶出は同緩衝液を用いて流
速2ml/minで行い、非吸着画分を集めた。次いで
この画分を0.2%のルブロールを含む20mM酢酸緩
衝液pH6.0で平衡化したCM−5PW(東ソー社
製)に添加した。カラムサイズは5×50mmで、溶出
は流速0.5ml/min、分画サイズ1.5mlで0
〜1M NaClのグラジエントで行い、活性画分を集
めTSK−G3000SW(東ソー社製)のカラムを用
いたゲルろ過クロマトグラフィーに供した。溶出は0.
2%のルブロール、及び0.2MのNaClを含む20
mM酢酸緩衝液pH6.0を用い、流速1.5ml/m
in、分画サイズ1.5mlで行い、活性画分を集め
た。次いでこの活性画分を0.2%のルブロールを含む
2mMリン酸緩衝液pH7.0で平衡化したハイドロキ
シアパタイトのカラムクロマトグラフィーに供した。カ
ラムサイズは1.4×70mmで、溶出は開始緩衝液か
ら終濃度400mMのリン緩衝液pH7.0までのグラ
ジエント溶出を行った。次に得られた活性画分を集めて
精製酵素とした。該精製酵素は、アシアロGM1を加水
分解し、リゾアシアロGM1と脂肪酸を生成する活性を
有していた。
Example 1 0.5% peptone, 0.1% yeast extract, 0.2% Na
In a liquid medium containing Cl and 0.1% asialo GM1,
Pseudomonas SP TK-4 (FERM BP
-5096) was inoculated and cultured at 30 ° C. for 48 hours. After completion of the culture, the culture solution was centrifuged at 6000 rpm for 60 minutes to remove the cells, and a culture supernatant was obtained. All subsequent operations were performed at 5 ° C. Ammonium sulfate was added to the culture supernatant until it reached 80% saturation, left overnight, and then the precipitate was collected by centrifugation at 6000 rpm for 60 minutes. 20 mM acetate buffer pH containing a small amount of 0.2% Lubrol
It was dissolved in 6.0 and dialyzed against the same buffer overnight. The enzyme solution after dialysis is Toyopearl HW-55F
It was subjected to gel filtration chromatography (manufactured by Tosoh Corporation). Column size is 40 x 300 mm, elution is 0.2
20 mM with 20% Lubrol and 0.2M NaCl
The active fraction was collected using an acetate buffer pH 6.0 at a flow rate of 1 ml / min and a fraction size of 5 ml. Next, this fraction was subjected to column chromatography of DEAM (manufactured by Bekamond Co.) equilibrated with a 20 mM acetate buffer containing 6.0% of Lubrol at pH 6.0. The column size was 2.3 × 150 mm, elution was carried out using the same buffer solution at a flow rate of 2 ml / min, and the non-adsorbed fractions were collected. Next, this fraction was added to CM-5PW (manufactured by Tosoh Corporation) equilibrated with a 20 mM acetate buffer containing 6.0% of Lubrol at pH 6.0. Column size is 5 x 50 mm, elution is 0 at a flow rate of 0.5 ml / min and fraction size of 1.5 ml.
The gradient was adjusted to ˜1 M NaCl, and the active fractions were collected and subjected to gel filtration chromatography using a TSK-G3000SW (manufactured by Tosoh Corporation) column. Elution is 0.
20% containing 2% Lubrol and 0.2M NaCl
Using mM acetate buffer pH 6.0, flow rate 1.5 ml / m
In, the fraction size was 1.5 ml, and the active fractions were collected. Next, this active fraction was subjected to column chromatography of hydroxyapatite equilibrated with a 2 mM phosphate buffer solution pH 7.0 containing 0.2% rubrol. The column size was 1.4 × 70 mm, and elution was performed by gradient elution from a starting buffer solution to a final concentration of 400 mM phosphorus buffer solution pH 7.0. Next, the obtained active fractions were collected and used as a purified enzyme. The purified enzyme had an activity of hydrolyzing asialo GM1 and producing lyso asialo GM1 and a fatty acid.

【0028】実施例2 リゾスフィンゴ脂質の製造 (1)リゾアシアロGM1の製造 スフィンゴ脂質としてアシアロGM1を用いた。アシア
ロGM1は、メソッズイン エンザイモロジー、第83
巻、第139〜191頁(1982)に記載の方法でウ
シ脳から調製した。2.5mg/mlのアシアロGM1
と本酵素及び0.8%のトリトンX−100を含む25
mM酢酸緩衝液pH6.0を37℃で3日間保温し、反
応を行った。反応終了後、反応液の5倍量のクロロホル
ム/メタノール(2:1)を加えて分配を行い、上層を
とって蒸発乾固した後500μlのクロロホルム/メタ
ノール/水(3:48:47)に溶解してODS逆相カ
ラムクロマトグラフィーに供した。このクロマトグラフ
ィーによって反応生成物と未反応スフィンゴ脂質(アシ
アロGM1)を分離した。使用したカラムはODS−8
0T(4.6×75mm、東ソー社製)で、流速は1m
l/min、分画サイズは1.5mlである。溶出液と
してはクロロホルム/メタノール/水(5:4:1、v
/v)を用いた。HPLC溶出液のモニターは、溶出液
をHPTLCで分析することによって行った。HPTL
Cの展開溶媒はクロロホルム/メタノール/10%酢酸
(5:4:1、v/v)、発色はオルシノール硫酸法
と、リゾスフィンゴ脂質だけを検出するためにニンヒド
リン法を用いた。次に、リゾアシアロGM1の画分を集
めて精製標品とし、FAB−MS分析(マトリックスは
トリエタノールアミン)に供した。その結果を図5に示
した。縦軸は相対強度、横軸は質量数/電荷数(M/
Z)を示す。リゾアシアロGM1の分子量988に相当
するシグナル987が最強のシグナルとして観察され
た。また、リゾアシアロGM1の糖鎖部分の非還元末端
からGalがはずれたことを示す825のシグナルと、
更にそこからN−アセチルガラクトサミン(GalNA
c)がはずれたことを示す622のシグナルが観察され
た。更に、該精製標品は、反応生成物はニンヒドリン反
応陽性であり、生成物をエンドグリコセラミダーゼで処
理するとアシアロGM1の糖鎖部分を生じた。この糖鎖
部分はニンヒドリン反応陰性であった。これらの結果よ
り、反応生成物の精製標品の構造は確かにリゾアシアロ
GM1であることが確認された。
Example 2 Production of Lysosphingolipid (1) Production of Lysoasialo GM1 Asialo GM1 was used as a sphingolipid. Asialo GM1 is a method of enzymology, No. 83
Vol. 139-191 (1982). 2.5 mg / ml asialo GM1
And containing this enzyme and 0.8% Triton X-100 25
The reaction was carried out by keeping the mM acetate buffer pH 6.0 at 37 ° C. for 3 days. After completion of the reaction, chloroform / methanol (2: 1) in an amount 5 times the reaction solution was added for partitioning, the upper layer was taken and evaporated to dryness, and then 500 μl of chloroform / methanol / water (3:48:47) was added. It melt | dissolved and it used for ODS reverse phase column chromatography. The reaction product and unreacted sphingolipid (asialo GM1) were separated by this chromatography. The column used is ODS-8
0T (4.6 × 75mm, manufactured by Tosoh Corporation), flow velocity is 1m
1 / min, the fraction size is 1.5 ml. The eluent is chloroform / methanol / water (5: 4: 1, v
/ V) was used. The HPLC eluate was monitored by analyzing the eluate by HPTLC. HPTL
The developing solvent for C was chloroform / methanol / 10% acetic acid (5: 4: 1, v / v), the color was developed by the orcinol sulfate method, and the ninhydrin method was used to detect only lysosphingolipid. Next, the lysoasialo GM1 fractions were collected and used as a purified sample, and subjected to FAB-MS analysis (the matrix is triethanolamine). The results are shown in Fig. 5. The vertical axis represents relative intensity, and the horizontal axis represents mass number / charge number (M /
Z) is shown. A signal 987 corresponding to the molecular weight 988 of lysoasialo GM1 was observed as the strongest signal. In addition, a signal of 825 indicating that Gal was deviated from the non-reducing end of the sugar chain portion of lysoasialo GM1,
Furthermore, from there, N-acetylgalactosamine (GalNA
A signal of 622 was observed, indicating that c) was missing. Furthermore, in the purified preparation, the reaction product was ninhydrin reaction positive, and when the product was treated with endoglycoceramidase, a sugar chain portion of asialo GM1 was produced. This sugar chain portion was ninhydrin negative. From these results, it was confirmed that the structure of the purified preparation of the reaction product was indeed lysoasialo GM1.

【0029】(2)リゾスフィンゴミエリンの製造 スフィンゴ脂質としてスフィンゴミエリン〔マトレヤ
(Matreya)製〕を用いて実施例2−(1)と同様の方法
で行った。但し、ODS−80Tカラムの代りにシリカ
ゲル60カラムを用いた。また、HPTLCの発色は、
クマシーブルー法とリゾスフィンゴ脂質だけを検出する
ためにニンヒドリン法を用いた。このようにして得られ
たFAB−MS分析の結果を図6に示す。縦軸は相対強
度、横軸は質量数/電荷数(M/Z)を示す。この図6
は、400〜550(M/Z)の拡大図である。図6に
示すように、リゾスフィンゴミエリンの分子量466に
相当するシグナル467〔(M+H)+ 〕が最強シグナ
ルとして得られた。
(2) Production of lysosphingomyelin Sphingomyelin [manufactured by Matreya] was used as a sphingolipid in the same manner as in Example 2- (1). However, a silica gel 60 column was used instead of the ODS-80T column. In addition, the color of HPTLC is
The Coomassie blue method and the ninhydrin method were used to detect only lysosphingolipids. The result of the FAB-MS analysis thus obtained is shown in FIG. The vertical axis represents relative intensity, and the horizontal axis represents mass number / charge number (M / Z). This Figure 6
FIG. 4 is an enlarged view of 400 to 550 (M / Z). As shown in FIG. 6, a signal 467 [(M + H) + ] corresponding to the molecular weight 466 of lysosphingomyelin was obtained as the strongest signal.

【0030】実施例3 リゾスフィンゴ脂質を用いた誘
導体の合成 (1)単一脂肪酸のリゾスフィンゴ脂質への導入 リゾスフィンゴ脂質への脂肪酸の導入(再アシル化)
は、脂肪酸塩化物を合成してリゾスフィンゴ脂質と反応
させる方法で行った。リゾスフィンゴ脂質としては、G
M1を用いて実施例2−(1)と同様の方法で調製した
リゾGM1を用い、脂肪酸としてはC2:0、C14:
0、C16:0、C18:0、C22:0、及びC2
4:0の分子種を用いた。反応に用いたリゾGM1の2
〜3モル当量の脂肪酸を小型ナス型フラスコに入れ、そ
こに5〜10mlの塩化チオニルを加えた。冷却管をつ
けて還流しながら湯浴上約80℃に加熱した。なお、こ
の時外気からの水分を遮断するため、還流塔の先端には
塩化カルシウムを詰めたガラス管を装着しておいた。反
応終了後、ドラフト内で窒素気流により塩化チオニルを
除去した後、水酸化カリウムを入れた真空デシケーター
中に1〜2時間放置した。塩化チオニルの臭いがないこ
とを確認してから、反応生成物が入ったナス型フラスコ
にジエチルエーテルを加え、溶解した。ここに、あらか
じめ1mlの0.3M炭酸水素ナトリウム溶液に溶かし
ておいた1μmolのリゾGM1を加えて2〜3時間か
くはんした。反応の進行状況はTLCで確認した。反応
終了後、反応液を超純水に対して透析し、再アシル化G
M1を得た。この方法で脂肪酸炭素鎖の長さに関わら
ず、約90%の収率で目的とする脂肪酸をリゾGM1に
導入することができた。
Example 3 Synthesis of derivative using lysosphingolipid (1) Introduction of single fatty acid into lysosphingolipid Introduction of fatty acid into lysosphingolipid (reacylation)
Was performed by synthesizing a fatty acid chloride and reacting it with lysosphingolipid. As a lysosphingolipid, G
Lyso GM1 prepared by the same method as in Example 2- (1) using M1 was used, and the fatty acids were C2: 0 and C14:
0, C16: 0, C18: 0, C22: 0, and C2
A molecular species of 4: 0 was used. 2 of lyso GM1 used in the reaction
~ 3 molar equivalents of fatty acid were placed in a small eggplant-shaped flask and 5-10 ml of thionyl chloride was added thereto. The mixture was heated to about 80 ° C. on a water bath while being refluxed with a cooling tube. At this time, a glass tube filled with calcium chloride was attached to the tip of the reflux tower in order to block water from the outside air. After completion of the reaction, thionyl chloride was removed by a nitrogen stream in the fume hood, and the mixture was left in a vacuum desiccator containing potassium hydroxide for 1 to 2 hours. After confirming that there was no odor of thionyl chloride, diethyl ether was added to the eggplant-shaped flask containing the reaction product and dissolved. To this, 1 μmol of Lyso GM1 previously dissolved in 1 ml of 0.3 M sodium hydrogen carbonate solution was added, and the mixture was stirred for 2 to 3 hours. The progress of the reaction was confirmed by TLC. After completion of the reaction, the reaction solution is dialyzed against ultrapure water to reacylate G
M1 was obtained. By this method, the target fatty acid could be introduced into Lyso GM1 with a yield of about 90% regardless of the length of the fatty acid carbon chain.

【0031】(2)蛍光標識ネオスフィンゴ脂質の合成 リゾスフィンゴ脂質のスフィンゴシン部分のアミノ基を
標識することにより、蛍光標識スフィンゴ脂質誘導体
(蛍光標識ネオスフィンゴ脂質)を合成した。リゾスフ
ィンゴ脂質としては実施例3−(1)と同様にリゾGM
1を用いた。ダンシルクロリドで標識する場合は、リゾ
GM1(1μmol)を0.2M炭酸水素ナトリウム溶
液1mlに溶かし、これに等量の0.25%ダンシルク
ロリドアセトン溶液を加えた。暗所で37℃、1時間静
置した後、超純水に対して透析を行った。一方、NBD
−Fで標識した場合は、0.5nmolのリゾGM1を
500μlを加えて湯浴上60℃で1分間保温した。反
応終了後直ちに氷冷し、超純水に対して4℃で約2時間
透析した。いずれの標識反応の場合も、常に遮光するこ
とが必要である。合成された蛍光標識ネオスフィンゴ脂
質の確認及び合成収率の測定はTLC分析によって行っ
た。展開溶媒はクロロホルム/メタノール/10%酢酸
(5:4:1、v/v)を用いた。収率はダンシル化G
M1(ダンシル−II3 NeuAcα−Gg4−スフィン
ゴシン)の場合ほぼ100%、NBD−GM1(NBD
−II3 NeuAcα−Gg4−スフィンゴシン)の場合
は70〜80%であった。
(2) Synthesis of Fluorescently Labeled Neosphingolipid A fluorescently labeled sphingolipid derivative (fluorescently labeled neosphingolipid) was synthesized by labeling the amino group of the sphingosine portion of lysosphingolipid. As lysosphingolipid, lyso GM was used as in Example 3- (1).
1 was used. In the case of labeling with dansyl chloride, lyso GM1 (1 μmol) was dissolved in 1 ml of 0.2 M sodium hydrogen carbonate solution, and an equal amount of 0.25% dansyl chloride acetone solution was added thereto. After leaving still at 37 ° C. for 1 hour in the dark, dialysis was performed against ultrapure water. On the other hand, NBD
In the case of labeling with -F, 500 μl of 0.5 nmol of lysoGM1 was added and the mixture was kept warm at 60 ° C. for 1 minute on a water bath. Immediately after completion of the reaction, the mixture was ice-cooled and dialyzed against ultrapure water at 4 ° C. for about 2 hours. In any labeling reaction, it is necessary to always shield the light. Confirmation of the synthesized fluorescence-labeled neosphingolipid and measurement of the synthetic yield were performed by TLC analysis. As a developing solvent, chloroform / methanol / 10% acetic acid (5: 4: 1, v / v) was used. The yield is dansylated G
Almost 100% in the case of M1 (dansyl-II 3 NeuAcα-Gg4-sphingosine), NBD-GM1 (NBD
-II 3 NeuAcα-Gg4-sphingosine) was 70 to 80%.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によって、基質特異性の非常に広
い糖脂質セラミドデアシラーゼが提供された。更に該酵
素を用いることによって種々のスフィンゴ脂質からリゾ
スフィンゴ脂質を製造する方法が提供された。更にこの
ようにして得られたリゾスフィンゴ脂質はその遊離アミ
ノ基を利用して、例えば標識した脂肪酸を再導入した
り、あるいは直接蛍光標識したり、更には例えばアルブ
ミン等の糖鎖を有しない蛋白質と常法に従って結合させ
たりすることによってスフィンゴ脂質誘導体に変換する
ことができ、糖質関連酵素の活性測定用基質、及び精製
用アフィニティークロマトグラフィーのリガンドとし
て、また抗スフィンゴ脂質抗体の抗原として、あるいは
スフィンゴ脂質の機能解明の研究に用いることができ
る。更には、スフィンゴ脂質の細胞内代謝や輸送経路の
解明、スフィンゴ脂質の細胞内での機能解明等に有用な
基質及び試薬として用いることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a glycolipid ceramide deacylase having a very broad substrate specificity is provided. Furthermore, a method for producing lysosphingolipid from various sphingolipids by using the enzyme was provided. Furthermore, the lysosphingolipid thus obtained utilizes its free amino group to reintroduce a labeled fatty acid, or is directly fluorescently labeled, and further a protein having no sugar chain such as albumin. It can be converted into a sphingolipid derivative by binding with a conventional method, a substrate for measuring the activity of a sugar-related enzyme, and a ligand for affinity chromatography for purification, or an antigen for an anti-sphingolipid antibody, or It can be used to study the function of sphingolipids. Further, it can be used as a substrate and a reagent useful for elucidating intracellular metabolism and transport pathway of sphingolipid, elucidating intracellular function of sphingolipid, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明により得られる糖脂質セラミドデアシラ
ーゼの至適pHを示す図である。
FIG. 1 is a graph showing the optimum pH of the glycolipid ceramide deacylase obtained by the present invention.

【図2】本発明により得られる糖脂質セラミドデアシラ
ーゼの至適温度を示す図である。
FIG. 2 is a graph showing the optimum temperature of the glycolipid ceramide deacylase obtained by the present invention.

【図3】本発明により得られる糖脂質セラミドデアシラ
ーゼのpH安定性を示す図である。
FIG. 3 is a graph showing pH stability of the glycolipid ceramide deacylase obtained by the present invention.

【図4】本発明により得られる糖脂質セラミドデアシラ
ーゼの熱安定性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the thermostability of the glycolipid ceramide deacylase obtained by the present invention.

【図5】本発明により得られる糖脂質セラミドデアシラ
ーゼを用いて、アシアロGM1を消化した後、得られる
リゾアシアロGM1をFAB−MS分析に供した際のス
ペクトルを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a spectrum when lysoasialo GM1 obtained after digesting asialo GM1 with the glycolipid ceramide deacylase obtained by the present invention was subjected to FAB-MS analysis.

【図6】本発明により得られる糖脂質セラミドデアシラ
ーゼを用いて、スフィンゴミエリンを消化した後、得ら
れるリゾスフィンゴミエリンをFAB−MS分析に供し
た際のスペクトルを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a spectrum when lysosphingomyelin obtained after digesting sphingomyelin with the glycolipid ceramide deacylase obtained by the present invention is subjected to FAB-MS analysis.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の理化学的性質を有することを特徴
とする糖脂質セラミドデアシラーゼ。 (1)作用: スフィンゴ糖脂質中の分子内セラミドに
作用して、スフィンゴシン塩基と脂肪酸とに加水分解
し、リゾ糖脂質と脂肪酸を生成する。 (2)基質特異性: 中性糖脂質及び酸性糖脂質に作用
する。 (3)至適pH: 至適pHが5〜7である。 (4)至適温度: 至適温度が約40℃である。 (5)pH安定性: 5℃、16時間の処理でpH4〜
9の範囲で安定である。 (6)熱安定性: 60℃において30分間、安定であ
る。
1. A glycolipid ceramide deacylase having the following physicochemical properties. (1) Action: It acts on the intramolecular ceramide in the glycosphingolipid to hydrolyze it into a sphingosine base and a fatty acid to produce a lysoglycolipid and a fatty acid. (2) Substrate specificity: It acts on neutral glycolipids and acidic glycolipids. (3) Optimum pH: The optimum pH is 5-7. (4) Optimum temperature: The optimum temperature is about 40 ° C. (5) pH stability: pH 4 to 4 after treatment at 5 ° C. for 16 hours
It is stable in the range of 9. (6) Thermal stability: Stable for 30 minutes at 60 ° C.
【請求項2】 請求項1記載の糖脂質セラミドデアシラ
ーゼを用いてスフィンゴ脂質を処理することを特徴とす
るリゾスフィンゴ脂質の製造方法。
2. A method for producing lysosphingolipid, which comprises treating a sphingolipid with the glycolipid ceramide deacylase according to claim 1.
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