JPWO2015029911A1 - Recombinant protein, recombinant gene, recombinant vector, transformant, method for producing pyruvate-containing complex type sugar chain, method for producing pyruvate-containing complex type sugar chain-modified protein, pyruvate-containing complex type sugar chain and pyruvate-containing complex type Glycoprotein - Google Patents
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Abstract
本発明は、複合型糖鎖の構造を有し血中の分解酵素の影響を受けにくい糖鎖、該糖鎖を有する糖タンパク質、該糖鎖及び該糖タンパク質の製造方法、並びに該製造方法に用いられる、組み換えタンパク質、組み換え遺伝子、組み換えベクター及び形質転換体を提供する。本発明の組み換えタンパク質は、以下の(a)又は(b)であることを特徴とする。(a)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、(b)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列のアミノ酸番号168位以外の部位において1乃至数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつガラクトース特異的にピルビン酸転移活性を有するタンパク質。The present invention relates to a sugar chain that has a complex sugar chain structure and is not easily affected by blood degradation enzymes, a glycoprotein having the sugar chain, a method for producing the sugar chain and the glycoprotein, and Recombinant proteins, recombinant genes, recombinant vectors and transformants used are provided. The recombinant protein of the present invention is the following (a) or (b). (A) a protein consisting of the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 13; A protein comprising an amino acid sequence in which several amino acids have been deleted, inserted, substituted or added, and having galactose-specific pyruvate transfer activity.
Description
本発明は組み換えタンパク質、組み換え遺伝子、組み換えベクター、形質転換体、ピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法、ピルビン酸含有複合型糖鎖およびピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質に関する。 The present invention relates to a recombinant protein, a recombinant gene, a recombinant vector, a transformant, a method for producing a pyruvate-containing complex sugar chain, a method for producing a pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein, a pyruvate-containing complex sugar chain and pyruvate The present invention relates to a complex sugar chain-modified protein.
高等動物が生産する血液中の全てのタンパク質には複合型糖鎖が付加されている。その複合型糖鎖にはシアル酸が付加されており、血液中の微弱なシアリダーゼ活性によりシアル酸が除去される。シアル酸除去により、むきだしになったガラクトースに、肝臓中のガラクトースを認識するレクチンが結合し、血液中の糖タンパク質の寿命を決定している。 Complex type sugar chains are added to all proteins in blood produced by higher animals. Sialic acid is added to the complex sugar chain, and sialic acid is removed by weak sialidase activity in blood. A lectin that recognizes galactose in the liver binds to the exposed galactose by removing sialic acid, and determines the life span of glycoprotein in blood.
そのため、血液中に導入されたホルモンなどの糖タンパク質はどうしても数週間おきに投与せざるを得ない。実際に糖タンパク性ホルモンであるエリスロポエチンに対しては、付加される糖鎖の数を増やしたり、糖鎖にポリエチレングリコール処理を施したりして、血液中の滞留時間を伸ばす試みがさかんに行われている(非特許文献1参照)。このように、糖タンパク質医薬品に適用可能な、血液中の滞留時間が長い糖鎖が求められている。 Therefore, glycoproteins such as hormones introduced into the blood must be administered every few weeks. For erythropoietin, which is actually a glycoprotein hormone, many attempts have been made to increase the residence time in the blood by increasing the number of added sugar chains or by treating the sugar chains with polyethylene glycol. (See Non-Patent Document 1). Thus, there is a demand for sugar chains that can be applied to glycoprotein pharmaceuticals and have a long residence time in blood.
真核微生物である分裂酵母はヒトと同様にタンパク質に糖鎖を付加する能力を有している。分裂酵母の糖鎖もヒト型糖鎖とその構成成分はほとんど同様であるが、ヒト型糖鎖とは糖鎖構造が異なっており、抗原性を持つ恐れがあるため、タンパク質医薬品としては有用でないという問題がある。 Fission yeast, which is a eukaryotic microorganism, has the ability to add sugar chains to proteins in the same way as humans. The sugar chain of fission yeast is almost the same as the human sugar chain and its constituent components, but it is not useful as a protein drug because it has a sugar chain structure different from that of the human sugar chain and may have antigenicity. There is a problem.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複合型糖鎖の構造を有し、血中の分解酵素の影響を受けにくい糖鎖、該糖鎖を有する糖タンパク質、該糖鎖及び該糖タンパク質の製造方法、並びに該製造方法に用いられる、組み換えタンパク質、組み換え遺伝子、組み換えベクター及び形質転換体の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a structure of a complex type sugar chain and is hardly affected by a degrading enzyme in blood, a glycoprotein having the sugar chain, the sugar chain, and the sugar chain. It is an object of the present invention to provide a method for producing a glycoprotein and a recombinant protein, a recombinant gene, a recombinant vector and a transformant used in the production method.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、分裂酵母のシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)のピルビン酸転移酵素のアミノ酸配列中の特定のアミノ酸を改変させたアミノ酸配列からなる組み換えタンパク質又は該組み換えタンパク質が発現した形質転換体を用いることで、ヒト複合型糖鎖の末端に位置するガラクトースに付加されているシアル酸に代わり、ピルビン酸を転移させることが可能となることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have an amino acid sequence obtained by modifying a specific amino acid in the amino acid sequence of pyruvate transferase of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. By using a recombinant protein or a transformant in which the recombinant protein is expressed, pyruvate can be transferred instead of sialic acid added to galactose located at the end of the human complex sugar chain. The headline and the present invention were completed.
すなわち、本発明は、下記の特徴を有する組み換えタンパク質、組み換え遺伝子、組み換えベクター、形質転換体、ピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法、ピルビン酸含有複合型糖鎖およびピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質を提供するものである。 That is, the present invention provides a recombinant protein, a recombinant gene, a recombinant vector, a transformant, a method for producing a pyruvate-containing complex sugar chain, a method for producing a pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein, and pyruvate having the following characteristics: And a pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein.
(1)以下の(a)又は(b)である、組み換えタンパク質:
(a)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質;
(b)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列のアミノ酸番号168位以外の部位において1乃至数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつガラクトース特異的にピルビン酸転移活性を有するタンパク質。
(2)前記(1)に記載の何れかのタンパク質をコードする、組み換え遺伝子。
(3)前記(2)に記載の遺伝子を含む、組み換えベクター。
(4)前記(3)に記載の組み換えベクターを含む、形質転換体。(1) The following (a) or (b), a recombinant protein:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 13;
(B) consisting of an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, inserted, substituted or added at a site other than amino acid number 168 of the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 13; Protein with pyruvate transfer activity specific to galactose.
(2) A recombinant gene encoding any of the proteins described in (1) above.
(3) A recombinant vector comprising the gene according to (2).
(4) A transformant comprising the recombinant vector according to (3).
(5)前記(1)に記載の組み換えタンパク質を用いて、糖鎖末端に位置するガラクトースに、ピルビン酸を転移させる工程を有する、ピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法。
(6)前記(4)に記載の形質転換体を用いて、糖鎖末端に位置するガラクトースに、ピルビン酸を転移させる工程を有する、ピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法。
(7)前記糖鎖末端に位置するガラクトースと結合している糖が、N−アセチルグルコサミンである、前記(5)又は(6)に記載のピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法。
(8)前記糖鎖末端が、ヒト型糖鎖である、前記(5)〜(7)のいずれか一つに記載のピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法。(5) A method for producing a pyruvic acid-containing complex type sugar chain, comprising a step of transferring pyruvic acid to galactose located at a sugar chain end using the recombinant protein according to (1).
(6) A method for producing a pyruvic acid-containing complex type sugar chain, comprising a step of transferring pyruvic acid to galactose located at the sugar chain end using the transformant according to (4).
(7) The method for producing a pyruvic acid-containing complex sugar chain according to (5) or (6) above, wherein the sugar bonded to galactose located at the sugar chain terminal is N-acetylglucosamine.
(8) The method for producing a pyruvic acid-containing complex sugar chain according to any one of (5) to (7), wherein the sugar chain terminal is a human sugar chain.
(9)前記(1)に記載の組み換えタンパク質を用いて、糖鎖の末端に位置するガラクトースに、ピルビン酸を転移させる工程を有する、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法。
(10)前記(4)に記載の形質転換体を用いて、糖鎖の末端に位置するガラクトースに、ピルビン酸を転移させる工程を有する、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法。
(11)前記糖鎖末端に位置するガラクトースのタンパク質側に結合している糖が、N−アセチルグルコサミンである、前記(9)又は(10)に記載のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法。
(12)前記糖鎖末端が、ヒト型糖鎖である、前記(9)〜(11)のいずれか一つに記載のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法。(9) A method for producing a pyruvic acid-containing complex type sugar chain-modified protein, comprising a step of transferring pyruvic acid to galactose located at the end of a sugar chain using the recombinant protein according to (1).
(10) A method for producing a pyruvic acid-containing complex type sugar chain-modified protein, comprising a step of transferring pyruvic acid to galactose located at the end of a sugar chain using the transformant according to (4).
(11) The pyruvic acid-containing complex sugar chain-modified protein according to (9) or (10), wherein the sugar bound to the protein side of galactose located at the sugar chain terminal is N-acetylglucosamine. Production method.
(12) The method for producing a pyruvic acid-containing complex type sugar chain-modified protein according to any one of (9) to (11), wherein the sugar chain terminal is a human type sugar chain.
(13)ガラクトースにピルビン酸が結合してなるピルビン酸化ガラクトースを備えた糖鎖構造を含み、該糖鎖構造がアスパラギン結合型の糖鎖の基本構造を有する、ピルビン酸含有複合型糖鎖。
(14)前記糖鎖構造がヒト型糖鎖である、前記(13)に記載のピルビン酸含有複合型糖鎖。
(15)前記ピルビン酸化ガラクトースが、前記ヒト型糖鎖の糖鎖末端に位置する、前記(14)に記載のピルビン酸含有複合型糖鎖。
(16)前記ピルビン酸化ガラクトースに結合している糖が、N−アセチルグルコサミンである、前記(13)〜(15)のいずれか一つに記載のピルビン酸含有複合型糖鎖。
(17)前記(13)〜(16)のいずれか一つに記載のピルビン酸含有複合型糖鎖を有する、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質。(13) A pyruvic acid-containing complex type sugar chain comprising a sugar chain structure comprising pyruvic oxidized galactose formed by binding pyruvic acid to galactose, wherein the sugar chain structure has a basic structure of an asparagine-linked sugar chain.
(14) The pyruvic acid-containing complex sugar chain according to (13), wherein the sugar chain structure is a human sugar chain.
(15) The pyruvic acid-containing complex sugar chain according to (14), wherein the pyruvate galactose is located at a sugar chain terminal of the human sugar chain.
(16) The pyruvic acid-containing complex type sugar chain according to any one of (13) to (15), wherein the sugar bonded to the pyruvic oxidized galactose is N-acetylglucosamine.
(17) A pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein having the pyruvate-containing complex sugar chain according to any one of (13) to (16).
本発明によれば、血液中においても非常に安定なピルビン酸含有複合型糖鎖、及び該糖鎖を有する糖タンパク質が得られる。したがって、本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖を糖タンパク質医薬品に適用することで、血液中における滞留時間が飛躍的に向上した極めて有用な糖タンパク質医薬品を得ることができる。 According to the present invention, a pyruvic acid-containing complex sugar chain that is very stable in blood and a glycoprotein having the sugar chain are obtained. Therefore, by applying the pyruvic acid-containing complex sugar chain of the present invention to a glycoprotein drug, it is possible to obtain a very useful glycoprotein drug whose residence time in blood has been dramatically improved.
本発明において「複合型糖鎖」とは、多種の糖と元々の2分子より多くのN-アセチルグルコサミンを有するN−結合型糖鎖を意味する。複合型糖鎖は、ピルビン酸転移酵素の認識対象であるガラクトースを含有することが好ましく、ヒト型糖鎖であることがより好ましい。「ヒト型糖鎖」は本来ヒトの生体内に存在する糖鎖、又はヒトの生体内に存在する糖鎖構造を基準としてヒトに対して抗原性を持たない範囲内において1〜数個の糖又は官能基が欠失若しくは付加された糖鎖であってもよい。
前記複合型糖鎖としては、ガラクトースに加えて「アスパラギン結合型の糖鎖の基本構造」を有することがより好ましく、このアスパラギン結合型の糖鎖の基本構造としては、下記式(1)に示されるマンノース(Man)α1→6(Manα1→3)Manβ1→4N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)β1→4GlcNAcの糖鎖構造が挙げられる。In the present invention, the “complex type sugar chain” means an N-linked sugar chain having various sugars and more N-acetylglucosamine than the original two molecules. The complex type sugar chain preferably contains galactose which is a recognition target of pyruvate transferase, and more preferably a human type sugar chain. “Human-type sugar chains” are sugar chains originally present in the human body, or one to several sugars within the range that is not antigenic to humans based on the sugar chain structure present in the human body. Alternatively, it may be a sugar chain from which a functional group is deleted or added.
The complex sugar chain preferably has “basic structure of an asparagine-linked sugar chain” in addition to galactose. The basic structure of this asparagine-linked sugar chain is represented by the following formula (1). Mannose (Man) α1 → 6 (Manα1 → 3) Manβ1 → 4N-acetylglucosamine (GlcNAc) β1 → 4GlcNAc.
複合型糖鎖中のガラクトースは、ピルビン酸が結合可能なように配置されていることが好ましく、ピルビン酸が結合可能なようヒト複合型糖鎖の末端に位置することがより好ましい。また、ピルビン酸が結合し得る複合型糖鎖中のガラクトースは、N−アセチルグルコサミンと結合していることがより好ましい。
本明細書中において、前記複合型糖鎖が前記ヒト型糖鎖である場合、該糖鎖を「ヒト複合型糖鎖」と呼ぶ。すなわち、本発明における「ヒト複合型糖鎖」は、上記式(1)で表される糖鎖構造及び下記式(2)で表される糖鎖構造を有するものであってもよい。The galactose in the complex type sugar chain is preferably arranged so that pyruvic acid can bind, and more preferably located at the end of the human complex type sugar chain so that pyruvic acid can bind. Moreover, it is more preferable that the galactose in the complex type sugar chain to which pyruvic acid can bind is bound to N-acetylglucosamine.
In the present specification, when the complex type sugar chain is the human type sugar chain, the sugar chain is referred to as a “human complex type sugar chain”. That is, the “human complex sugar chain” in the present invention may have a sugar chain structure represented by the above formula (1) and a sugar chain structure represented by the following formula (2).
ヒト複合型糖鎖としては、具体的には、下記式(3−1)〜下記式(3−3)で表される糖鎖を例示できる。 Specific examples of the human complex sugar chain include sugar chains represented by the following formula (3-1) to the following formula (3-3).
また、本発明における「ヒト複合型糖鎖」は、上記式(1)で表される糖鎖構造及びラクトースの構造(D−galactopyranosylβ1→4D−glucose)を有していてもよい。ラクトースの構造は、糖鎖構造の末端に位置していることが好ましい。 In addition, the “human complex sugar chain” in the present invention may have the sugar chain structure represented by the above formula (1) and the structure of lactose (D-galactopyranoylβ1 → 4D-glucose). The lactose structure is preferably located at the end of the sugar chain structure.
<ピルビン酸含有複合型糖鎖および糖タンパク質>
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖は、前記複合型糖鎖が、ガラクトースにピルビン酸が結合してなるピルビン酸化ガラクトース(以下、PvGalとする)を含むものである。PvGalは、下記式(4)で表される化合物である。<Pyruvic acid-containing complex sugar chain and glycoprotein>
In the pyruvate-containing complex sugar chain of the present invention, the complex sugar chain contains pyruvate galactose (hereinafter referred to as PvGal) formed by binding pyruvate to galactose. PvGal is a compound represented by the following formula (4).
したがって、本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖の一例としては、下記式(5−1)で表される糖鎖が挙げられる。 Therefore, an example of the pyruvic acid-containing complex type sugar chain of the present invention is a sugar chain represented by the following formula (5-1).
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質は、本発明のピルビン酸含有ヒト複合型糖鎖を有する糖タンパク質である。上記式(1)で表される「アスパラギン結合型の糖鎖の基本構造」を有する糖鎖は、ヒト生体内において、タンパク質を構成するアスパラギン(Asn)に結合して存在している。そのため、本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質が有する糖鎖は、例えば下記式(6)で表されるように、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質を構成するアスパラギンに結合している状態を例示できる。 The pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein of the present invention is a glycoprotein having the pyruvate-containing human complex sugar chain of the present invention. A sugar chain having the “basic structure of an asparagine-linked sugar chain” represented by the above formula (1) is present bound to asparagine (Asn) constituting a protein in the human body. Therefore, the sugar chain of the pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein of the present invention is bound to asparagine constituting the pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein, for example, as represented by the following formula (6). Can be exemplified.
高等動物が生産する血液中の全てのタンパク質には複合型糖鎖が付加されている。その複合型糖鎖にはシアル酸が付加されており、このシアル酸が、シアリダーゼ活性により除去されると、提示されたガラクトースが糖タンパク質のいわば劣化シグナルとなり、糖タンパク質の血液中滞留期間の減少の要因となる。
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖に含まれるガラクトースには、シアル酸の代わりにピルビン酸が付加されている。血中にはピルビン酸をガラクトースから除去する酵素が存在しないため、本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖を有する本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質は、血液中における滞留時間が飛躍的に向上することとなり、糖タンパク質医薬品の価値を格段に高めることができる。Complex type sugar chains are added to all proteins in blood produced by higher animals. Sialic acid is added to the complex sugar chain, and when this sialic acid is removed by sialidase activity, the displayed galactose becomes a so-called degradation signal of the glycoprotein, and the retention time of the glycoprotein in the blood decreases. It becomes a factor of.
Pyruvate is added to galactose contained in the pyruvate-containing complex sugar chain of the present invention instead of sialic acid. Since there is no enzyme that removes pyruvate from galactose in the blood, the residence time in the blood of the pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein of the present invention having the pyruvate-containing complex sugar chain of the present invention has jumped. As a result, the value of glycoprotein pharmaceuticals can be greatly increased.
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖を有する糖タンパク質のタンパク質部分としては、特に制限されず、ヒト由来の糖タンパク質のタンパク質部分の他、異種由来の糖タンパク質のタンパク質部分であってもよい。本発明の糖タンパク質は、血中における滞留時間が向上されているとの観点から、ヒトの体内で血中に含まれることのあるタンパク質が好ましい。糖タンパク質の機能や種類は特に制限されず、酵素、ホルモン、サイトカイン、抗体等のいずれのものも使用できる。具体的な糖タンパク質の例としては、インターフェロン、黄体形成ホルモン、卵胞刺激ホルモン、甲状腺刺激ホルモン、エリスロポエチン、などが挙げられる。 The protein portion of the glycoprotein having a pyruvate-containing complex sugar chain of the present invention is not particularly limited, and may be a protein portion of a heterologous glycoprotein in addition to a protein portion of a human-derived glycoprotein. The glycoprotein of the present invention is preferably a protein that may be contained in blood in the human body from the viewpoint that the residence time in blood is improved. The function and type of glycoprotein are not particularly limited, and any enzyme, hormone, cytokine, antibody, etc. can be used. Specific examples of glycoproteins include interferon, luteinizing hormone, follicle stimulating hormone, thyroid stimulating hormone, erythropoietin, and the like.
<組み換えタンパク質>
糖タンパク質の血液中滞留期間が短いことは、糖鎖末端に位置するガラクトースに結合するシアル酸が、シアリダーゼにより除去されることが一因となっている。このことから、本発明者らは、複合型糖鎖のガラクトースに結合するシアル酸の代わりに、別の化合物をガラクトースに転移させることで、糖タンパク質の血中滞留時間を延長させることに思い至った。
分裂酵母はヒトと同様にタンパク質に糖鎖を付加する能力を持っており、その糖鎖を構成する糖の種類も、ヒト型糖鎖を構成する糖の種類とほぼ同様である。しかし、分裂酵母の糖鎖にはヒト型糖鎖には存在しないピルビン酸化ガラクトースが存在する。
そこで、ヒト複合型糖鎖の糖鎖末端に位置するガラクトースにピルビン酸を転移させることを試みた。<Recombinant protein>
The short residence time of glycoprotein in blood is partly due to the removal of sialic acid bound to galactose located at the sugar chain terminal by sialidase. Based on this, the present inventors have come up with the idea of prolonging the residence time of glycoproteins in blood by transferring another compound to galactose instead of sialic acid bound to galactose of the complex type sugar chain. It was.
Fission yeast has the ability to add sugar chains to proteins as in humans, and the types of sugars that make up the sugar chains are almost the same as the types of sugars that make up human-type sugar chains. However, pyruvic acid galactose, which does not exist in human sugar chains, exists in the sugar chains of fission yeast.
Therefore, an attempt was made to transfer pyruvic acid to galactose located at the sugar chain end of the human complex sugar chain.
分裂酵母のガラクトースをピルビン酸化させるピルビン酸転移酵素と推測されるタンパク質をコードする遺伝子はPvg1と名付けられ、Andreishevaによって示唆されていた(Andreishcheva E N et al. J. Biol. Chem. 2004;279:35644-35655参照)。
しかし、この分裂酵母のPvg1遺伝子がコードするタンパク質は、細菌のピルビン酸転移酵素と推測されるタンパク質と比較して低い相同性しかなく、実際にピルビン酸転移活性を有するかどうか不明であった。そこで本発明者らは、Pvg1タンパク質を精製して酵素活性を測定し、Pvg1がピルビン酸転移酵素活性を有することを明らかにした(Yoritsune K. et al. FEBS lett. (2013)参照)。A gene encoding a protein presumed to be pyruvate transferase that causes pyruvate oxidation of fission yeast galactose was named Pvg1, and was suggested by Andrew Sheva (Andreishcheva EN et al. J. Biol. Chem. 2004; 279: 35644 -35655).
However, the protein encoded by the Pvg1 gene of fission yeast has only a low homology compared to a protein presumed to be a bacterial pyruvate transferase, and it was unclear whether it actually had pyruvate transfer activity. Therefore, the present inventors purified the Pvg1 protein and measured the enzyme activity, and revealed that Pvg1 has pyruvate transferase activity (see Yoritsune K. et al. FEBS lett. (2013)).
本発明において、本発明者らは、上記の分裂酵母Pvg1タンパク質では、ヒト複合型糖鎖の末端に位置するガラクトースにはピルビン酸を転移させることができないことを明らかにした(後述の比較例2参照)。そこで、本発明者らはPvg1タンパク質の改変を行い、複合型糖鎖の糖鎖末端に位置するガラクトースにピルビン酸を転移させることができる、以下の配列番号1〜13のアミノ酸配列からなるタンパク質を選定するに至った。 In the present invention, the present inventors have revealed that in the fission yeast Pvg1 protein described above, pyruvate cannot be transferred to galactose located at the end of the human complex type sugar chain (Comparative Example 2 described later). reference). Therefore, the present inventors modified Pvg1 protein, and transferred a protein consisting of the following amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 to 13 capable of transferring pyruvic acid to galactose located at the sugar chain terminal of the complex sugar chain. It came to choose.
本発明の組み換えタンパク質は、以下の(a)又は(b)である。
(a)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質;
(b)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列のアミノ酸番号168位以外の部位において1乃至数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつガラクトース特異的にピルビン酸転移活性を有するタンパク質。The recombinant protein of the present invention is the following (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 13;
(B) consisting of an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, inserted, substituted or added at a site other than amino acid number 168 of the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 13; Protein with pyruvate transfer activity specific to galactose.
上記(a)又は(b)のアミノ酸配列からなるタンパク質は、上記の分裂酵母Pvg1タンパク質のアミノ酸配列が改変された組み換えタンパク質であり、複合型糖鎖の糖鎖末端に位置するガラクトースにピルビン酸を転移させる活性を有する。
これら組み換えタンパク質の中でも、酵素活性が高いという観点から、配列番号1、6、8、9、10、11、13に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質が好ましく、配列番号6、10、11、13に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質がより好ましい。
上記(a)又は(b)のアミノ酸配列からなるタンパク質によれば、ピルビン酸化ガラクトースを含む複合型糖鎖、および該糖鎖を有する糖タンパク質を得ることができる。The protein comprising the amino acid sequence of (a) or (b) above is a recombinant protein in which the amino acid sequence of the fission yeast Pvg1 protein is modified, and pyruvate is added to galactose located at the sugar chain end of the complex sugar chain. Has activity to transfer.
Among these recombinant proteins, a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NOs: 1, 6, 8, 9, 10, 11, 13 is preferable from the viewpoint of high enzyme activity. A protein consisting of the amino acid sequence shown is more preferred.
According to the protein comprising the amino acid sequence of (a) or (b) above, a complex type sugar chain containing pyruvated galactose and a glycoprotein having the sugar chain can be obtained.
<組み換え遺伝子>
また、上記(a)又は(b)のアミノ酸配列からなるタンパク質は、当該タンパク質をコードする下記の(c)〜(f)のいずれかの塩基配列からなる組み換え遺伝子から翻訳されてもよい。
したがって、本発明の組み換え遺伝子は、以下の(c)〜(f)のいずれかの塩基配列からなるDNAである。
(c)配列番号14〜26で表される塩基配列からなるDNA、
(d)配列番号14〜26で表される塩基配列において、1〜数個の塩基が欠失、置換又は付加されている塩基配列からなり、かつガラクトース特異的にピルビン酸転移活性を有するタンパク質をコードする分裂酵母由来のDNA、
(e)配列番号14〜26で表される塩基配列と相同性(塩基配列の同一性)が80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上である塩基配列からなり、かつガラクトース特異的にピルビン酸転移活性を有するタンパク質をコードする分裂酵母由来のDNA、又は、
(f)配列番号14〜26で表される塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることができる塩基配列からなり、かつガラクトース特異的にピルビン酸転移活性を有するタンパク質をコードする分裂酵母由来のDNA。<Recombinant gene>
In addition, the protein comprising the amino acid sequence (a) or (b) may be translated from a recombinant gene comprising any one of the following base sequences (c) to (f) encoding the protein.
Therefore, the recombinant gene of the present invention is DNA comprising any one of the following base sequences (c) to (f).
(C) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NOs: 14 to 26,
(D) a protein consisting of a base sequence represented by SEQ ID NOs: 14 to 26, wherein one to several bases are deleted, substituted or added, and has a galactose-specific pyruvate transfer activity; DNA from fission yeast encoding,
(E) The homology (identity of the base sequence) with the base sequences represented by SEQ ID NOs: 14 to 26 is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and further preferably 95% or more. DNA derived from fission yeast, which consists of a base sequence and encodes a protein having galactose-specific pyruvate transfer activity, or
(F) a pyruvin specifically composed of a base sequence capable of hybridizing under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NOs: 14 to 26 and under stringent conditions. A DNA derived from fission yeast encoding a protein having acid transfer activity.
ここで、欠失、置換、又は付加されてもよい塩基の数としては、1 〜30個が好ましく、1 〜15個がより好ましく、1 〜10個が特に好ましく、1 〜 5個が最も好ましい。 Here, the number of bases that may be deleted, substituted or added is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 15, particularly preferably 1 to 10, and most preferably 1 to 5. .
本発明及び本願明細書において、「ストリンジェントな条件下」とは、例えば、Molecular Cloning−A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION(Sambrookら、Cold Spring Harbor Laboratory Press)に記載の方法が挙げられる。例えば、5×SSC(20×SSCの組成:3M 塩化ナトリウム,0.3Mクエン酸溶液,pH7.0)、0.1重量% N−ラウロイルサルコシン、0.02重量%のSDS、2重量%の核酸ハイブルダイゼーション用ブロッキング試薬、及び50%フォルムアミドから成るハイブリダイゼーションバッファー中で、55〜70℃で数時間から一晩インキュベーションを行うことによりハイブリダイズさせる条件を挙げることができる。なお、インキュベーション後の洗浄の際に用いる洗浄バッファーとしては、好ましくは0.1重量%SDS含有1×SSC溶液、より好ましくは0.1重量%SDS含有0.1×SSC溶液である。 In the present invention and the present specification, “stringent conditions” includes, for example, a method described in Molecular Cloning-A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION (Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press). For example, 5 × SSC (composition of 20 × SSC: 3M sodium chloride, 0.3M citric acid solution, pH 7.0), 0.1 wt% N-lauroyl sarcosine, 0.02 wt% SDS, 2 wt% The hybridization conditions can be exemplified by incubation for several hours to overnight at 55 to 70 ° C. in a hybridization buffer comprising 50% formamide and a blocking reagent for nucleic acid hybridization. The washing buffer used for washing after incubation is preferably a 0.1 × SSC solution containing 0.1 wt% SDS, more preferably a 0.1 × SSC solution containing 0.1 wt% SDS.
<組換えベクター>
本発明の組換えベクターは、上述した本発明の組み換え遺伝子を含むものであり、具体的には、本発明の組換えベクターは、前記(c)〜(f)のいずれかの塩基配列からなるDNAを含むものである。
本発明の組み換えベクターは、前記(c)〜(f)のいずれかの塩基配列からなるDNAを含むものであれば特に制限されず、任意の発現ベクターに前記(c)〜(f)のいずれかの塩基配列からなるDNAを挿入させて、取得されたものであってもよい。当該DNAを発現ベクターに挿入する際、該DNAの5’末端に開始コドンATGを付加してもよく、ガラクトース特異的にピルビン酸転移活性が維持される付加の範囲であれば、ヒスチジンタグ等の配列を5’又は3’末端に付加して、組み換えタンパク質を発現させてもよい。<Recombinant vector>
The recombinant vector of the present invention contains the above-described recombinant gene of the present invention. Specifically, the recombinant vector of the present invention comprises any one of the base sequences (c) to (f). It contains DNA.
The recombinant vector of the present invention is not particularly limited as long as it contains DNA comprising any one of the base sequences (c) to (f), and any expression vector (c) to (f) can be used. It may be obtained by inserting a DNA comprising such a base sequence. When inserting the DNA into an expression vector, an initiation codon ATG may be added to the 5 ′ end of the DNA, and as long as the addition of the pyruvate transfer activity is maintained in a galactose-specific manner, a histidine tag, etc. Sequences may be added to the 5 ′ or 3 ′ end to express the recombinant protein.
前記発現ベクターとしては、宿主細胞に適した公知の発現ベクターを適宜選択すればよい。例えば、大腸菌においてはpBR322誘導体に代表されるColE系プラスミド、p15Aオリジンを持つpACYC系プラスミド、pSC系プラスミド、Bac系等のF因子由来ミニFプラスミドが挙げられる。その他、trcやtac等のトリプトファンプロモーター、lacプロモーター、T7プロモーター、T5プロモーター、T3プロモーター、SP6プロモーター、アラビノース誘導プロモーター、コールドショックプロモーター、テトラサイクリン誘導性プロモーター等を有する発現ベクターも挙げられる。
無細胞系ベクターとしては、細胞系ベクターにおいて挙げられたT7プロモーターを有する発現ベクターやT3プロモーターを有する発現ベクター;SP6プロモーター又はT7プロモーターを有するpEU系プラスミド等の小麦無細胞タンパク質合成用ベクター等が挙げられる。What is necessary is just to select suitably the well-known expression vector suitable for a host cell as said expression vector. Examples of Escherichia coli include ColE-type plasmids typified by pBR322 derivatives, pACYC-type plasmids having a p15A origin, pSC-type plasmids, and Bac-type F factor-derived mini-F plasmids. Other examples include expression vectors having tryptophan promoters such as trc and tac, lac promoter, T7 promoter, T5 promoter, T3 promoter, SP6 promoter, arabinose-inducible promoter, cold shock promoter, tetracycline-inducible promoter, and the like.
Examples of the cell-free vector include an expression vector having a T7 promoter and an expression vector having a T3 promoter mentioned in the cell-based vector; a vector for wheat cell-free protein synthesis such as a pEU-based plasmid having an SP6 promoter or a T7 promoter. It is done.
また、酵母を宿主として用いる場合、好ましい発現ベクターとしては、例えば、YEp、YCp、YIp系等の発現ベクターが挙げられ、その他の公知の酵母において用いることが可能な発現ベクターを選択することができる。 When yeast is used as a host, examples of preferable expression vectors include expression vectors such as YEp, YCp, and YIp. Expression vectors that can be used in other known yeasts can be selected. .
また、前記発現ベクターとしては、無細胞系ベクターを用いてもよい。その場合、無細胞系ベクターを用いたタンパク質合成においては、先ず、転写系を用いてcDNAを転写して、mRNAを合成する。係る転写系としては、RNAポリメラーゼにより転写させる従来公知のものが挙げられる。RNAポリメラーゼとしては、例えばT7RNAポリメラーゼが挙げられる。
次いで、翻訳系である無細胞タンパク質合成系を用いて、mRNAを翻訳し、タンパク質を合成する。この系にはリボゾーム、翻訳開始因子、翻訳伸長因子、解離因子、アミノアシルtRNA合成酵素等、翻訳に必要な要素が含まれている。このようなタンパク質翻訳系として、大腸菌抽出液、ウサギ網状赤血球抽出液、小麦胚芽抽出液等が挙げられる。
更に、上記翻訳に必要な要素が独立に精製された因子のみからなる再構成型無細胞タンパク質合成系が挙げられる。
尚、細胞系ベクターを用いたタンパク質合成については、<形質転換体>において後述する。
細胞系ベクター又は無細胞系ベクターを用いて合成されたタンパク質から、本発明の組み換えタンパク質を精製して用いることができる。精製方法としては、塩析法や各種クロマトグラフィーを用いた方法が挙げられる。発現ベクターが目的タンパク質のN末端又はC末端にヒスチジンタグ等のタグ配列を発現するように設計されている場合には、ニッケルやコバルト等、このタグに親和性を有する物質を用いたアフィニティーカラムによる精製方法が挙げられる。その他、イオン交換クロマトグラフィーやゲルろ過クロマトグラフィー等、適宜組み合わせて精製することにより、本発明の組み換えタンパク質の純度を高めることができる。In addition, a cell-free vector may be used as the expression vector. In this case, in protein synthesis using a cell-free vector, first, cDNA is transcribed using a transcription system to synthesize mRNA. Examples of such transcription systems include conventionally known ones that are transcribed with RNA polymerase. Examples of the RNA polymerase include T7 RNA polymerase.
Next, using a cell-free protein synthesis system, which is a translation system, mRNA is translated and a protein is synthesized. This system contains elements necessary for translation, such as ribosomes, translation initiation factors, translation elongation factors, dissociation factors, and aminoacyl-tRNA synthetases. Examples of such protein translation systems include Escherichia coli extract, rabbit reticulocyte extract, and wheat germ extract.
Furthermore, there is a reconstituted cell-free protein synthesis system in which the elements necessary for the translation are composed solely of independently purified factors.
Protein synthesis using a cell-based vector will be described later in <Transformant>.
The recombinant protein of the present invention can be purified from a protein synthesized using a cell-based vector or a cell-free vector. Examples of the purification method include salting out methods and methods using various chromatographies. If the expression vector is designed to express a tag sequence such as a histidine tag at the N-terminus or C-terminus of the target protein, use an affinity column that uses a substance having an affinity for this tag, such as nickel or cobalt. A purification method is mentioned. In addition, the purity of the recombinant protein of the present invention can be increased by purifying it by appropriately combining ion exchange chromatography or gel filtration chromatography.
<形質転換体>
本発明の形質転換体は、本発明の組換えベクターを含むものである。本発明の形質転換体を得る方法として、本発明の組み換えベクターを宿主に導入して当該形質転換体を得てもよい。本発明の形質転換体は、本発明の組み換え遺伝子を発現していることが好ましい。すなわち「組み換えベクターを含む」とは、宿主の細胞内にベクターが存在した形態であっても、宿主ゲノムにベクター由来の配列が挿入された形態であってもよく、宿主ゲノムへと挿入される場合は、ベクターの一部の本発明の組み換え遺伝子を含んだ領域が宿主ゲノムへと挿入されたものであればよい。<Transformant>
The transformant of the present invention contains the recombinant vector of the present invention. As a method for obtaining the transformant of the present invention, the transformant may be obtained by introducing the recombinant vector of the present invention into a host. The transformant of the present invention preferably expresses the recombinant gene of the present invention. That is, “including a recombinant vector” may be a form in which a vector is present in a host cell or a form in which a vector-derived sequence is inserted into the host genome, and is inserted into the host genome. In this case, it is sufficient if a part of the vector containing the recombinant gene of the present invention is inserted into the host genome.
本発明に用いられる宿主としては、細菌、真菌、動物細胞、植物細胞、およびこれらの細胞からなるヒト以外の多細胞生物のいずれも用いることができる。
複合型糖鎖又はヒト複合型糖鎖を得ようとするとき、宿主として、これらの複合型糖鎖の生合成能を有さないものを用いる場合、上記のように、本発明の組み換えタンパク質を宿主細胞内又は宿主細胞外への分泌物から得る目的で用いることが好ましい。As the host used in the present invention, bacteria, fungi, animal cells, plant cells, and multicellular organisms other than humans composed of these cells can be used.
When obtaining a complex-type sugar chain or a human complex-type sugar chain, when using a host that does not have the ability to biosynthesize these complex-type sugar chains, the recombinant protein of the present invention is used as described above. It is preferably used for the purpose of obtaining from secretions in or outside the host cell.
宿主として、ヒト複合型糖鎖の生合成能を有するものを用いる場合、後述の<糖鎖の製造方法>又は<糖鎖修飾タンパク質の製造方法>においても説明するように、本発明の組み換えタンパク質を宿主細胞内で機能させ、ヒト型糖鎖又はヒト型糖鎖修飾タンパク質を得ることが可能となる。このような宿主としてはヒト由来の細胞の他、本来はヒト型糖鎖の生合成能のない細菌、真菌、動物細胞、植物細胞、又はこれらの細胞からなる多細胞生物に対して、あらかじめヒト型糖鎖の生合成系の構成因子が導入された形質転換体を宿主として用いてもよい。 When using a host having the ability to biosynthesize human complex sugar chains, the recombinant protein of the present invention is used as described in <Method for producing sugar chains> or <Method for producing sugar chain-modified proteins> described later. Can be made to function in a host cell, and a human-type sugar chain or a human-type sugar chain-modified protein can be obtained. As such a host, in addition to cells derived from humans, bacteria, fungi, animal cells, plant cells, or multicellular organisms composed of these cells, which originally have no ability to biosynthesize human sugar chains, are previously human. A transformant into which a component of a biosynthetic system of type sugar chain is introduced may be used as a host.
細胞への組み換えベクターの導入方法としては、当該細胞に核酸を導入する方法であれば特に制限されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、インジェクション法、パーティクルガン法、ウイルス又は細菌による感染を利用する方法等を挙げることができる。 The method for introducing a recombinant vector into a cell is not particularly limited as long as it is a method for introducing a nucleic acid into the cell, and a conventionally known method can be used. Examples thereof include an electroporation method, a calcium phosphate method, an injection method, a particle gun method, and a method utilizing infection by a virus or bacteria.
<ピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法>
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法は、本発明の組み換えタンパク質又は本発明の形質転換体を用いて、糖鎖末端に位置するガラクトースに、ピルビン酸を転移させる工程を有する。当該組み換えタンパク質は、上記において説明した通り、本発明の組換えベクターを用いて、タンパク質を細胞系又は無細胞系において翻訳させることで得られる。前記糖鎖がヒト型糖鎖である場合、ピルビン酸含有ヒト複合型糖鎖の製造が実現される。
前記ピルビン酸を転移させる工程は、ピルビン酸化する対象(アクセプター基質)の糖又は糖鎖を、ピルビン酸供与体(ドナー基質)の存在下で、本発明の組み換えタンパク質又は本発明の形質転換体と反応させることにより実施することができる。<Method for producing pyruvate-containing complex sugar chain>
The method for producing a pyruvate-containing complex sugar chain of the present invention includes a step of transferring pyruvate to galactose located at the sugar chain end using the recombinant protein of the present invention or the transformant of the present invention. As described above, the recombinant protein can be obtained by translating the protein in a cell system or a cell-free system using the recombinant vector of the present invention. When the sugar chain is a human type sugar chain, production of a pyruvate-containing human complex type sugar chain is realized.
In the step of transferring pyruvic acid, the sugar or sugar chain to be pyruvated (acceptor substrate) is combined with the recombinant protein of the present invention or the transformant of the present invention in the presence of a pyruvic acid donor (donor substrate). It can be carried out by reacting.
ピルビン酸を転移させる工程を本発明の組み換えタンパク質と反応させることにより行う場合、反応は、水溶液中で行うことが好ましく、当該水溶液の温度、反応時間、アクセプター基質濃度、ドナー基質濃度等の反応条件は、基質の種類などを考慮して適当な条件を適宜選択することが可能である。好ましい反応条件としては、pHがpH5.0〜7.0の範囲であることが好ましく、pH5.5〜6.5の範囲であることがより好ましく、pH5.5〜6.0の範囲であることがさらに好ましい。反応温度は25〜45℃の範囲であることが好ましく、30〜40℃の範囲であることがより好ましく、33〜38℃の範囲であることがさらに好ましい。反応時間は0.1〜12時間の範囲であることが好ましく、0.1〜5時間の範囲であることがより好ましく、0.1〜1時間の範囲であることがさらに好ましい。アクセプター基質濃度は、5〜50μmol/mlの範囲であることが好ましく、20〜50μmol/mlの範囲であることがより好ましく、40〜50μmol/mlの範囲であることがさらに好ましい。ドナー基質濃度についても、2〜10μmol/mlの範囲であることが好ましく、5〜10μmol/mlの範囲であることがより好ましく、8〜10μmol/mlの範囲であることがさらに好ましい濃度範囲として例示できる。アクセプター基質に対するドナー基質のモル濃度比は、0.1〜10倍の範囲であることが好ましく、1〜10倍の範囲であることがより好ましく、1〜5倍の範囲であることがさらに好ましい。ドナー基質又はアクセプター基質に対する本発明の組み換えタンパク質のモル濃度比は、1〜10倍の範囲であることが好ましく、2〜10倍の範囲であることがより好ましく、5〜10倍の範囲であることがさらに好ましい。 When the step of transferring pyruvic acid is performed by reacting with the recombinant protein of the present invention, the reaction is preferably performed in an aqueous solution, and the reaction conditions such as the temperature of the aqueous solution, the reaction time, the acceptor substrate concentration, the donor substrate concentration, etc. It is possible to appropriately select appropriate conditions in consideration of the type of substrate. As preferable reaction conditions, the pH is preferably in the range of pH 5.0 to 7.0, more preferably in the range of pH 5.5 to 6.5, and in the range of pH 5.5 to 6.0. More preferably. The reaction temperature is preferably in the range of 25 to 45 ° C, more preferably in the range of 30 to 40 ° C, and still more preferably in the range of 33 to 38 ° C. The reaction time is preferably in the range of 0.1 to 12 hours, more preferably in the range of 0.1 to 5 hours, and further preferably in the range of 0.1 to 1 hour. The acceptor substrate concentration is preferably in the range of 5-50 μmol / ml, more preferably in the range of 20-50 μmol / ml, and even more preferably in the range of 40-50 μmol / ml. The donor substrate concentration is also preferably in the range of 2 to 10 μmol / ml, more preferably in the range of 5 to 10 μmol / ml, and more preferably in the range of 8 to 10 μmol / ml. it can. The molar concentration ratio of the donor substrate to the acceptor substrate is preferably in the range of 0.1 to 10 times, more preferably in the range of 1 to 10 times, and further preferably in the range of 1 to 5 times. . The molar concentration ratio of the recombinant protein of the present invention to the donor substrate or acceptor substrate is preferably in the range of 1 to 10 times, more preferably in the range of 2 to 10 times, and in the range of 5 to 10 times. More preferably.
ピルビン酸を転移させる工程を本発明の形質転換体と反応させることにより行う場合、反応は、形質転換体の細胞内で行われることとなり、当該細胞内に存在するアクセプター基質及びドナー基質が、形質転換体内で翻訳された本発明の組み換えタンパク質と反応することで行われる。反応条件は、形質転換体の好ましい培養、飼育等の条件と同様であり、形質転換体の種類に応じ、好ましい条件を選択すればよい。 When the step of transferring pyruvic acid is carried out by reacting with the transformant of the present invention, the reaction is carried out in the cells of the transformant, and the acceptor substrate and donor substrate present in the cells are transformed into the transformant. This is performed by reacting with the recombinant protein of the present invention translated in the converter. The reaction conditions are the same as those for preferred culture, breeding, etc. of the transformant, and preferred conditions may be selected according to the type of transformant.
<ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法>
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造方法は、本発明の組み換えタンパク質又は本発明の形質転換体を用いて、糖鎖末端に位置するガラクトースに、ピルビン酸を転移させる工程を有する。
前記ピルビン酸を転移させる工程は、ピルビン酸化する対象(アクセプター基質)の糖又は糖鎖を、ピルビン酸供与体(ドナー基質)の存在下で、本発明の組み換えタンパク質又は本発明の形質転換体と反応させることにより実施することができる。
この時、アクセプター基質としては、複合型糖鎖を有する糖タンパク質であってもよいし、複合型糖鎖であってもよい。アクセプター基質の糖鎖又は糖タンパクが有する糖鎖がヒト型糖鎖である場合、ピルビン酸含有ヒト複合型糖鎖の製造が実現される。<Method for producing pyruvic acid-containing complex sugar chain-modified protein>
The method for producing a pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein of the present invention comprises a step of transferring pyruvic acid to galactose located at the sugar chain end using the recombinant protein of the present invention or the transformant of the present invention. .
In the step of transferring pyruvic acid, the sugar or sugar chain to be pyruvated (acceptor substrate) is combined with the recombinant protein of the present invention or the transformant of the present invention in the presence of a pyruvic acid donor (donor substrate). It can be carried out by reacting.
At this time, the acceptor substrate may be a glycoprotein having a complex type sugar chain or a complex type sugar chain. When the sugar chain of the acceptor substrate sugar chain or the glycoprotein is a human-type sugar chain, production of a pyruvate-containing human complex-type sugar chain is realized.
複合型糖鎖をアクセプター基質として用いる場合、得られたピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質を任意のタンパク質へと付加して、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質を製造してもよい。この場合、糖転移付加活性を有する酵素を用いることが例示でき、具体的な酵素としてはEndo−M等の既知のエンド型グリコシダーゼを例示することができる。 When a complex type sugar chain is used as an acceptor substrate, the obtained pyruvate-containing complex type sugar chain-modified protein may be added to an arbitrary protein to produce a pyruvate-containing complex type sugar chain-modified protein. In this case, an enzyme having glycosyltransferase addition activity can be exemplified, and a specific endo-type glycosidase such as Endo-M can be exemplified as a specific enzyme.
複合型糖鎖を有する糖タンパク質を基質として用いる場合、該糖タンパクが有する糖鎖に含まれるガラクトースに対してピルビン酸を付加して、ピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質を製造してもよい。 When a glycoprotein having a complex sugar chain is used as a substrate, pyruvic acid may be added to galactose contained in the sugar chain of the glycoprotein to produce a pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein. .
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造には、本発明の組み換えタンパク質又は本発明の形質転換体のどちらを用いてもよい。組み換えタンパク質又は本発明の形質転換体を用いる場合の好ましい反応条件は、上記のピルビン酸含有複合型糖鎖の製造方法に準じた方法を選択することが好ましい。
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖修飾タンパク質の製造には、形質転換体が用いられることがより好ましい。これは、形質転換体内で、糖鎖の合成、ピルビン酸の転移、糖タンパク質の合成などの一連の反応が行われ、該糖鎖修飾タンパク質の取得が大変容易になるとの観点からである。Either the recombinant protein of the present invention or the transformant of the present invention may be used for the production of the pyruvate-containing complex sugar chain-modified protein of the present invention. As a preferable reaction condition when using the recombinant protein or the transformant of the present invention, it is preferable to select a method according to the above-described method for producing a pyruvic acid-containing complex sugar chain.
In the production of the pyruvic acid-containing complex-type glycosylated protein of the present invention, a transformant is more preferably used. This is from the viewpoint that a series of reactions such as sugar chain synthesis, pyruvate transfer, glycoprotein synthesis, and the like are performed in the transformant, and acquisition of the sugar chain-modified protein becomes very easy.
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example.
<組み換え遺伝子、組み換えベクターおよび形質転換体の作製>
発明者らは鋭意研究の結果、分裂酵母のPvg1タンパク質の基質認識に関与すると思われるアミノ酸を推定した。この情報をもとに、配列番号1〜13に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子のDNAを得た。このうち、配列番号1に示されるアミノ酸配列であって、本来の分裂酵母Pvg1タンパク質の168番目のアミノ酸配列であるヒスチジンをアラニンに変えた組み換え遺伝子をPvg1H168Aと表記する。<Production of recombinant gene, recombinant vector and transformant>
As a result of intensive studies, the inventors have estimated amino acids that may be involved in substrate recognition of Pvg1 protein in fission yeast. Based on this information, a recombinant gene DNA encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 1 to 13 was obtained. Among these, the recombinant gene obtained by changing histidine, which is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and which is the 168th amino acid sequence of the original fission yeast Pvg1 protein, to alanine is denoted as Pvg1H168A.
同様に、配列番号2に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168G、配列番号3に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168V、配列番号4に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168I、配列番号5に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168M、配列番号6に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168P、配列番号7に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168S、配列番号8に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168T、配列番号9に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168N、配列番号10に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168Q、配列番号11に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168C、配列番号12に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168D、配列番号13に示されるアミノ酸配列をコードする組み換え遺伝子をPvg1H168Eと表記する。 Similarly, the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is Pvg1H168G, the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is Pvg1H168V, and the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is Pvg1H168I. The recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 is Pvg1H168M, the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 is Pvg1H168P, the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is Pvg1H168S, the sequence The recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in No. 8 is shown in Pvg1H168T, the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID No. 9 is shown in Pvg1H168N, and SEQ ID No. 10 The recombinant gene encoding the amino acid sequence is Pvg1H168Q, the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 is Pvg1H168C, the recombinant gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 is Pvg1H168D, and the amino acid shown in SEQ ID NO: 13 The recombinant gene encoding the sequence is denoted Pvg1H168E.
これらのPvg1H由来の組み換え遺伝子をpET32b−HRV3Cベクターに周知の手法に準じて挿入し、当該遺伝子を含む計13種類の組み換えベクターを作製した。
得られた当該組み換えベクターを既存の方法によって大腸菌(BL21株)に形質転換し、組み換えベクターを含む大腸菌を選抜し、計13種類の形質転換体を得た。These recombinant genes derived from Pvg1H were inserted into the pET32b-HRV3C vector according to a well-known method, and a total of 13 types of recombinant vectors containing the genes were prepared.
The obtained recombinant vector was transformed into Escherichia coli (BL21 strain) by an existing method, and Escherichia coli containing the recombinant vector was selected to obtain a total of 13 types of transformants.
<組み換えタンパク質の生産>
上記のPvg1由来の組み換え遺伝子がコードする計13種類の組み換えタンパク質の生産を行った。代表として、Pvg1H168A遺伝子の場合を挙げる。上記のPvg1H168A遺伝子を発現する形質転換大腸菌を培養することで、Pvg1H168Aタンパク質を菌体内で大量生産させた。次いで、形質転換大腸菌を濁度(OD600 nm)が0.5になるまで30℃で振盪培養し、その後、IPTGを最終濃度0.1 mMになるように添加、15℃で振盪培養を48時間行った。培養液を遠心分離して菌体を取得して破砕バッファーに懸濁した。破砕バッファーは0.5 M MOPS−NaOH, pH 7.4; 0.1% Triton X−100; complete EDTA−free (Roche社製)を50mlに対して1錠添加したものである。
その後、氷上で超音波破砕装置(UD−201, TOMY社製)を使用し、菌体を破砕した。破砕条件は OUTPUT 5. Duty 50で10秒破砕後、10秒氷上静置で、これを9回繰り返した。破砕終了後、15000 rpm 5分遠心して上清を得た。
上記の方法で得られたPvg1H168Aタンパク質はHISタグを有しているので、HisTrap TM FF 1ml (GE healthcare社)のプロトコールに従って精製を行い、精製されたPvg1H168Aタンパク質を得た。<Production of recombinant protein>
A total of 13 types of recombinant proteins encoded by the above recombinant genes derived from Pvg1 were produced. A typical example is the case of the Pvg1H168A gene. The transformed Escherichia coli expressing the Pvg1H168A gene was cultured to mass-produce Pvg1H168A protein in the microbial cells. Subsequently, the transformed E. coli is cultured with shaking at 30 ° C. until the turbidity (OD 600 nm) reaches 0.5, and then IPTG is added to a final concentration of 0.1 mM, followed by shaking at 15 ° C. for 48 hours. went. The culture solution was centrifuged to obtain bacterial cells and suspended in a disruption buffer. The crushing buffer was prepared by adding 0.5 M MOPS-NaOH, pH 7.4; 0.1% Triton X-100; complete EDTA-free (manufactured by Roche) to 50 ml.
Then, the microbial cell was crushed using the ultrasonic crusher (UD-201, the product made by TOMY) on ice. The crushing condition is OUTPUT. After crushing for 10 seconds at Duty 50, this was repeated 9 times by standing on ice for 10 seconds. After crushing, the supernatant was obtained by centrifugation at 15000 rpm for 5 minutes.
Since the Pvg1H168A protein obtained by the above method has a HIS tag, purification was performed according to the protocol of HisTrap ™ FF 1 ml (GE healthcare) to obtain a purified Pvg1H168A protein.
<ガラクトースへのピルビン酸の転移>
次に、上記Pvg1H168Aタンパク質のガラクトースへのピルビン酸の転移活性を確認した。ピルビン酸のドナー基質としては、ホスホエノールピルビン酸(PEP)を用いた。ピルビン酸の転移を受けるアクセプター基質としては、Gal‐β1,4‐GlcNAc‐pNPを用いた。反応は、以下の条件で行った。<Transfer of pyruvic acid to galactose>
Next, the transfer activity of pyruvic acid to the galactose of the Pvg1H168A protein was confirmed. As a pyruvate donor substrate, phosphoenolpyruvate (PEP) was used. Gal-β1,4-GlcNAc-pNP was used as an acceptor substrate that undergoes pyruvate transfer. The reaction was performed under the following conditions.
[実施例1]
反応液は、以下の組成で調整した。反応液は合計50μLになるよう水で調整した。
反応バッファー: 1 M MOPS buffer (pH 6.0) 5 μL
ドナー基質: 50 mM PEP 5 μL
アクセプター基質: 50 mM Gal‐β1,4‐GlcNAc‐pNP
(コスモ・バイオ社、N501255) 5 μL
ピルビン酸転移酵素: Pvg1H168A 10 μL
反応温度: 30℃
反応時間: 10〜30分[Example 1]
The reaction liquid was adjusted with the following composition. The reaction solution was adjusted with water to a total of 50 μL.
Reaction buffer: 1 M MOPS buffer (pH 6.0) 5 μL
Donor substrate: 50 mM PEP 5 μL
Acceptor substrate: 50 mM Gal-β1,4-GlcNAc-pNP
(Cosmo Bio, N501255) 5 μL
Pyruvate transferase: Pvg1H168A 10 μL
Reaction temperature: 30 ° C
Reaction time: 10-30 minutes
また、以下の参考例1〜2、比較例1においてピルビン酸転移酵素として分裂酵母の野生型のPvg1タンパク質を用いた。また、アクセプター基質として、以下の基質を用いて反応を行った。その他の反応条件は実施例1と同様に行った。 In Reference Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 below, wild-type Pvg1 protein of fission yeast was used as pyruvate transferase. Moreover, it reacted using the following substrates as an acceptor substrate. Other reaction conditions were the same as in Example 1.
[参考例1]アクセプター基質:50 mM Gal‐β‐pNP (生化学工業社製 No 130555) 5 μL
[参考例2]アクセプター基質:50 mM Gal‐β1,4‐Glc‐pNP(Sigma社 N1752) 5 μL
[比較例1]アクセプター基質:50 mM Gal‐β1,4‐GlcNAc‐pNP
5 μL
実施例1および参考例1〜2、比較例1において用いた基質および酵素を表1に示す。[Reference Example 1] Acceptor substrate: 50 mM Gal-β-pNP (No 130555, manufactured by Seikagaku Corporation) 5 μL
[Reference Example 2] Acceptor substrate: 50 mM Gal-β1,4-Glc-pNP (Sigma N1752) 5 μL
[Comparative Example 1] Acceptor substrate: 50 mM Gal-β1,4-GlcNAc-pNP
5 μL
Table 1 shows the substrates and enzymes used in Example 1, Reference Examples 1 and 2, and Comparative Example 1.
反応前と反応後の各反応液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分析した。HPLC装置はGL7410(GL Science社製、ポンプGL−7410, UV検出器GL−7451)を用い、COSMOSIL カラム(Nakalai tesque、Cosmosil, Code No. 39103−31, 5C18−P, 4.6× 150 mm)を用いた。実施例1および比較例1における反応結果を図1に示す。図1中、番号1のピークはGal‐β1,4‐GlcNAc‐pNPを表し、番号2のピークはPvGal‐β1,4‐GlcNAc‐pNPを表す。図1に示される結果から明らかなように、ピルビン酸転移酵素としてPvg1H168Aを用いた実施例1は、ピルビン酸転移酵素として野生型Pvg1を用いた比較例1と比較して、PvGal‐β1,4‐GlcNAc‐pNPの生成量が大幅に増加し、その増加は比較例1で生成されたPvGal‐β1,4‐GlcNAc‐pNP量に対して約20倍の増加であった。
実施例1、参考例1〜2、比較例1の反応の結果から算出された各アクセプター基質に対するピルビン酸の転移活性を表1に併記する。転移活性は、HPLCの分析結果の波形面積から算出した。転移活性は、参考例1の値を100%としたときの相対値を表す。Each reaction solution before and after the reaction was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC). The HPLC apparatus used was GL7410 (manufactured by GL Science, pump GL-7410, UV detector GL-7451), and COSMOSIL column (Nakarai test, Cosmosil, Code No. 39103-31, 5C18-P, 4.6 × 150 mm). ) Was used. The reaction results in Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG. In FIG. 1, the peak of number 1 represents Gal-β1,4-GlcNAc-pNP, and the peak of number 2 represents PvGal-β1,4-GlcNAc-pNP. As is clear from the results shown in FIG. 1, Example 1 using Pvg1H168A as the pyruvate transferase is PvGal-β1,4 compared to Comparative Example 1 using wild type Pvg1 as the pyruvate transferase. The amount of -GlcNAc-pNP produced was greatly increased, and the increase was about 20 times the amount of PvGal-β1,4-GlcNAc-pNP produced in Comparative Example 1.
Table 1 shows the transfer activity of pyruvic acid for each acceptor substrate calculated from the results of the reactions of Example 1, Reference Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. The transfer activity was calculated from the waveform area of the HPLC analysis result. The transfer activity represents a relative value when the value of Reference Example 1 is 100%.
参考例2と比較例1の比較によれば、野生型Pvg1タンパク質のピルビン酸転移活性は、アクセプター基質中のGalと結合している糖がGlcNAcの場合、Glcの場合と比較して値が著しく低下することがわかる。しかし、実施例1の結果から明らかなように、Pvg1H168Aのピルビン酸転移活性は、アクセプター基質中のGalと結合している糖がGlcNAcの場合であっても、高い値を実現することができた。 According to the comparison between Reference Example 2 and Comparative Example 1, the pyruvate transfer activity of the wild-type Pvg1 protein is significantly higher when the sugar bound to Gal in the acceptor substrate is GlcNAc than when GlcNAc is used. It turns out that it falls. However, as is clear from the results of Example 1, the pyruvate transfer activity of Pvg1H168A was able to achieve a high value even when the sugar bound to Gal in the acceptor substrate was GlcNAc. .
上記の通り、Pvg1H168Aに加えて、Pvg1H168G、Pvg1H168V、Pvg1H168I、Pvg1H168M、Pvg1H168P、Pvg1H168S、Pvg1H168T、Pvg1H168N、Pvg1H168Q、Pvg1H168C、Pvg1H168D及びPvg1H168Eの計13種類の組み換えタンパク質の生産を行った。
また、比較対象として、本来の分裂酵母Pvg1タンパク質の168番目のアミノ酸配列であるヒスチジンを、夫々ロイシン、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、アルギニン及びリシンに変えた組み換え遺伝子であるPvg1H168L、Pvg1H168F、Pvg1H168W、Pvg1H168Y、Pvg1H168R及びPvg1H168Kを含むベクターを作製し、上記と同様にしてPvg1H168L、Pvg1H168F、Pvg1H168W、Pvg1H168Y、Pvg1H168R及びPvg1H168Kタンパク質を得た。
これらの計19種の組み換えタンパク質の、Gal‐β1,4‐GlcNAc‐pNPに対するピルビン酸の転移活性をそれぞれ計測した。計測結果を表2に示す。活性の値は、野生型Pvg1の当該活性を100%としたときの、相対値で表す。As described above, in addition to Pvg1H168A, Pvg1H168G, Pvg1H168V, Pvg1H168I, Pvg1H168M, Pvg1H168P, Pvg1H168S, Pvg1H168T, Pvg1H168N, Pvg1P168H, Pvg1H168Q
For comparison, histidine, which is the 168th amino acid sequence of the original fission yeast Pvg1 protein, was changed to leucine, phenylalanine, tryptophan, tyrosine, arginine, and lysine, respectively. Pvg1H168L, Pvg1H168F, Pvg1H168W, Pvg1H168Y, Vectors containing Pvg1H168R and Pvg1H168K were prepared, and Pvg1H168L, Pvg1H168F, Pvg1H168W, Pvg1H168Y, Pvg1H168R and Pvg1H168K proteins were obtained in the same manner as described above.
The transfer activity of pyruvic acid to Gal-β1,4-GlcNAc-pNP of each of these 19 recombinant proteins was measured. Table 2 shows the measurement results. The activity value is expressed as a relative value when the activity of wild-type Pvg1 is defined as 100%.
<PA001へのピルビン酸の転移>
次に、PA001の糖鎖に含まれるガラクトースへの、上記Pvg1H168Aタンパク質のピルビン酸の転移活性を検証した。
[実施例2]
反応液は、以下の組成で調整した。反応液は合計50μLになるよう水で調整した。
反応バッファー: 1 M MOPS buffer (pH 6.0) 5 μL
ドナー基質: 10 mM PEP 1 μL
アクセプター基質: 50 mM PA001 (タカラバイオ社製) 3 μL
ピルビン酸転移酵素:Pvg1H168A 50 μg
反応温度: 30℃
反応時間: 2時間<Transfer of pyruvic acid to PA001>
Next, the transfer activity of pyruvate of the Pvg1H168A protein to galactose contained in the sugar chain of PA001 was verified.
[Example 2]
The reaction liquid was adjusted with the following composition. The reaction solution was adjusted with water to a total of 50 μL.
Reaction buffer: 1 M MOPS buffer (pH 6.0) 5 μL
Donor substrate: 10 mM PEP 1 μL
Acceptor substrate: 50 mM PA001 (Takara Bio Inc.) 3 μL
Pyruvate transferase: Pvg1H168A 50 μg
Reaction temperature: 30 ° C
Reaction time: 2 hours
PA001は、ヒト複合型糖鎖の構造を有する標準糖鎖試薬であり、ピリジルアミノ(PA)化されたPA末端を有する。PA001の糖鎖の構造を図2に示す。 PA001 is a standard sugar chain reagent having the structure of a human complex type sugar chain, and has a pyridylamino (PA) -terminated PA terminal. The sugar chain structure of PA001 is shown in FIG.
また、以下の比較例2において、ピルビン酸転移酵素として分裂酵母の野生型のPvg1タンパク質を用い、アクセプター基質として、上記PA001を用い、その他の条件は実施例2と同様にして反応を行った。 In Comparative Example 2 below, fission yeast wild-type Pvg1 protein was used as pyruvate transferase, PA001 was used as an acceptor substrate, and the other conditions were the same as in Example 2.
実施例2および比較例2において用いた基質および酵素を表3に示す。 Table 3 shows the substrates and enzymes used in Example 2 and Comparative Example 2.
反応前と反応後の各反応液を上記実施例1と同様に分析した。
実施例2および比較例2における反応結果を図3及び図4に示す。図3及び図4中、番号3のピークはPA001を表し、番号4のピークはPA001にピルビン酸が1つ転移されたと推定される(Pv)PA001を表し、番号5のピークはPA001にピルビン酸が2つ転移されたと推定される(Pv)2PA001を表す。図3のデータから明らかなように、ピルビン酸転移酵素として野生型Pvg1を用いた比較例2ではPA001にピルビン酸を転移することができないか、ピルビン酸転移酵素活性が著しく低いのに対し、図4に示すピルビン酸転移酵素としてPvg1H168Aを用いた実施例3ではPA001がピルビン酸化されたと推定できる顕著なピークが観察された。
Each reaction solution before and after the reaction was analyzed in the same manner as in Example 1.
The reaction results in Example 2 and Comparative Example 2 are shown in FIGS. 3 and 4, the peak of number 3 represents PA001, the peak of number 4 is presumed that one pyruvate has been transferred to PA001 (Pv), and represents the peak of PA001, and the peak of number 5 represents pyruvate to PA001. Represents two transferred (Pv) 2 PA001. As is clear from the data in FIG. 3, in Comparative Example 2 using wild-type Pvg1 as pyruvate transferase, pyruvate cannot be transferred to PA001 or the pyruvate transferase activity is extremely low. In Example 3 in which Pvg1H168A was used as the pyruvate transferase shown in FIG. 4, a prominent peak that can be presumed that PA001 was pyruvated was observed.
(ピルビン酸化の確認(1))
PvGalには、弱酸、100℃条件で、ピルビン酸が外れるという性質がある。この性質を利用し、上記実施例2で得られた番号5のピークの物質がピルビン酸化されたものであるかを、以下の反応条件により検証した。
反応温度: 100 ℃
反応時間: 6時間
反応溶液:0.02M HCl、
基質 :実施例2で得られた反応液を精製して得られた前記ピーク5の溶出物
(Confirmation of pyruvin oxidation (1))
PvGal has the property that pyruvic acid is removed under weak acid conditions at 100 ° C. Utilizing this property, it was verified by the following reaction conditions whether the substance having the peak No. 5 obtained in Example 2 was oxidized by pyruvin.
Reaction temperature: 100 ° C
Reaction time: 6 hours
Reaction solution: 0.02M HCl,
Substrate: the eluate of the peak 5 obtained by purifying the reaction solution obtained in Example 2
上記の弱酸、100℃条件処理後の反応液のHPLCによる分析結果を図5に示す。また、対照のため、反応溶液に上記0.02M HClの代わりに水を用いた場合の結果も併せて示す。図5の結果からわかるように、図5中の番号5のピークは弱酸、100℃条件処理後には見られなくなり、番号1のピルビン酸化されていないPA001のピーク(番号3のピークと同位置のピーク)へと戻った。このことから、図5中の番号5のピークが示す物質は、ピルビン酸化されたPA001であることが強く示唆された。
The analysis result by HPLC of the reaction solution after the above weak acid and 100 ° C. condition treatment is shown in FIG. For control, the results when water is used in the reaction solution instead of 0.02M HCl are also shown. As can be seen from the results of FIG. 5, the peak of No. 5 in FIG. 5 is not observed after treatment with the weak acid at 100 ° C., and the peak of PA001 of No. 1 that is not pyruvated (the same position as the peak of No. 3). Back to the peak. This strongly suggested that the substance indicated by the peak of No. 5 in FIG. 5 was pyruvic oxidized PA001.
(ピルビン酸化の確認(2))
また、PvGalはβ‐ガラクトシダーゼによって分解されないという性質がある。この性質を利用し、上記実施例2で得られた番号3〜5のピークの物質がピルビン酸化されたものであるかを以下の反応条件により検証した。
反応温度: 37℃
反応時間: 12時間
酵素 : β‐ガラクトシダーゼ(Wako Pure Chemicals社製)10U
基質 : 実施例2で得られた反応液
(Confirmation of pyruvin oxidation (2))
Moreover, PvGal has the property that it is not degraded by β-galactosidase. Utilizing this property, it was verified by the following reaction conditions whether the substances having the peaks of Nos. 3 to 5 obtained in Example 2 were oxidized by pyruvin.
Reaction temperature: 37 ° C
Reaction time: 12 hours
Enzyme: β-galactosidase (Wako Pure Chemicals) 10U
Substrate: reaction solution obtained in Example 2
上記のとおりに反応させて得られたβ‐ガラクトシダーゼ処理後の反応液に対する、HPLCによる分析結果を図6に示す。この結果から、図6中の番号5のピークのみ、ピークのシフトが見られないことがわかる。これは、分子中のガラクトースがピルビン酸化されていることを示している。また、図6中の番号3及び番号4のピークはそれぞれ番号3’および番号4’へとピークがシフトしたと考えられる。番号4のピークのシフト幅は、番号3のピークのシフト幅に対して小さいことから、番号4のピークが示す分子中のガラクトースは部分的にピルビン酸化されていると考えられる。したがって、図6中の番号4及び番号5のピークが示す物質は、ピルビン酸化されたPA001であることが確認された。
The analysis result by HPLC with respect to the reaction liquid after β-galactosidase treatment obtained by the reaction as described above is shown in FIG. From this result, it can be seen that only the peak of number 5 in FIG. 6 has no peak shift. This indicates that galactose in the molecule is pyruvated. Moreover, it is considered that the peaks of No. 3 and No. 4 in FIG. 6 are shifted to No. 3 ′ and No. 4 ′, respectively. Since the shift width of the No. 4 peak is smaller than the shift width of the No. 3 peak, it is considered that the galactose in the molecule indicated by the No. 4 peak is partially pyruvated. Therefore, it was confirmed that the substance indicated by the peaks of No. 4 and No. 5 in FIG. 6 is pyruvic oxidized PA001.
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は各実施形態によって限定されることはなく、請求項(クレーム)の範囲によってのみ限定される。
The configurations and combinations thereof in the embodiments described above are examples, and the addition, omission, replacement, and other modifications of the configurations can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the present invention is not limited by each embodiment, and is limited only by the scope of the claims.
<ピルビン酸化糖ペプチドのレクチンアレイ解析による特性分析>
次に、ピルビン酸化糖ペプチドを、レクチンアレイ解析によって特性分析を行った。
[実施例3] 下記化学式のシアリル糖ペプチド(伏見製薬所製)からシアル酸を除去し、アシアロ糖ペプチドを調製し、これを用いて以下の組成の反応液中でピルビン酸化糖ペプチドを調製した。
反応バッファー:0.2M MOPSバッファー(pH7.5)
ドナー基質:40mM ホスホエノールピルビン酸
アクセプター基質:1 mg アシアロ糖ペプチド
ピルビン酸転移酵素:Pvg1変異体 0.5 mg
反応温度:30℃
反応時間:16時間<Characteristic analysis of pyruvate glycopeptide by lectin array analysis>
Next, the pyruvic oxidized glycopeptide was characterized by lectin array analysis.
[Example 3] Sialic acid was removed from a sialylglycopeptide having the following chemical formula (manufactured by Fushimi Pharmaceutical Co., Ltd.) to prepare an asialoglycopeptide, which was used to prepare a pyruvin glycopeptide in a reaction solution having the following composition. .
Reaction buffer: 0.2M MOPS buffer (pH 7.5)
Donor substrate: 40 mM phosphoenolpyruvate Acceptor substrate: 1 mg Asialoglycopeptide pyruvate transferase: Pvg1 mutant 0.5 mg
Reaction temperature: 30 ° C
Reaction time: 16 hours
次に、シアリル糖ペプチド(SGP)と、上に合成したピルビン酸化糖ペプチド(PVGP)とを、蛍光物質であるCy3でラベル化した。 Next, the sialyl glycopeptide (SGP) and the pyruvine oxidized glycopeptide (PVGP) synthesized above were labeled with Cy3 which is a fluorescent substance.
図7及び図8に特定される、96種類の糖特異性を有するレクチンアレイ(96種類のレクチンは38種類が大腸菌等で生産した組換え体であるが、他のレクチンに関しては市販のものや植物等から精製を行なったものである。レクチンの由来についてはTateno et al, J. Biol. Chem., 286, 20345-20353 (2011)やHirabayashi et al, Electrophoresis, 32, 1118-1128 (2011)などに記載されている)に、上でラベル化した蛍光糖ペプチドを加え、20℃で一晩インキュベートした。アレイをプロービングバッファー(2.7 mM KCl, 1mM CaCl2, 1 mM MnCl2, 1% Triton X-100を含む25 mM Tris-HCl, pH 7.5, 140 mM NaCl (TBS)バッファー)で洗浄し、アレイの各スポットの蛍光を、GlycoStation Reader 1200 (Glycotechnica社製)で測定した(図9A、図9B)。得られた生データを数値化し、これをグラフ化した(図10A、図10B、図11A、図11B)。 A lectin array having 96 types of sugar specificity specified in FIGS. 7 and 8 (96 types of lectins are recombinants produced by 38 types of E. coli, etc., but other types of lectins are commercially available and Purified from plants, etc. For the origin of lectin, Tateno et al, J. Biol. Chem., 286, 20345-20353 (2011) and Hirabayashi et al, Electrophoresis, 32, 1118-1128 (2011) Etc.) and the fluorescent glycopeptide labeled above was added and incubated at 20 ° C. overnight. Wash the array with probing buffer (25 mM Tris-HCl, pH 7.5, 140 mM NaCl (TBS) buffer containing 2.7 mM KCl, 1 mM CaCl2, 1 mM MnCl2, 1% Triton X-100) The fluorescence was measured with GlycoStation Reader 1200 (manufactured by Glycotechnica) (FIGS. 9A and 9B). The obtained raw data was digitized and graphed (FIGS. 10A, 10B, 11A, and 11B).
(結果)
上記の分析により、以下の事柄が判明した。
(1)ピルビン酸化糖ペプチドはSNA, SSA, TJAI, rPSL1aなどのα2,6-結合した末端シアル酸を認識するレクチンと相互作用する。
(2)ピルビン酸化糖ペプチドはMAL, MAH, ACG, rACG, rGal8Nなどのα2,3-結合のシアル酸を認識するレクチンとは全く相互作用しない。
(3)これらの結果は、ピルビン酸化ガラクトースは、シアル酸がガラクトースにα2,6結合したものの構造と類似していることをさらに明確に示す(図12参照)。(result)
The above analysis revealed the following.
(1) The pyruvic oxidized glycopeptide interacts with lectins that recognize α2,6-linked terminal sialic acids such as SNA, SSA, TJAI, rPSL1a.
(2) The pyruvic oxidized glycopeptide does not interact with lectins that recognize α2,3-linked sialic acid such as MAL, MAH, ACG, rACG, and rGal8N.
(3) These results show more clearly that pyruvic oxidized galactose is similar to the structure of sialic acid bound α2,6 to galactose (see FIG. 12).
本発明のピルビン酸含有複合型糖鎖は、ガラクトースを有するあらゆる糖タンパク質医薬品に適用可能である。また、ピルビン酸含有度合いを制御することにより、作用期間が適切に制御された有用な医薬品を提供できる可能性がある。 The pyruvic acid-containing complex sugar chain of the present invention is applicable to any glycoprotein pharmaceutical having galactose. In addition, by controlling the pyruvic acid content degree, there is a possibility that a useful pharmaceutical whose duration of action is appropriately controlled can be provided.
Claims (17)
(a)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列からなるタンパク質;
(b)配列番号1〜13のいずれか一つに示されるアミノ酸配列のアミノ酸番号168位以外の部位において1乃至数個のアミノ酸が欠失、挿入、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつガラクトース特異的にピルビン酸転移活性を有するタンパク質。The following (a) or (b), a recombinant protein:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 13;
(B) consisting of an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, inserted, substituted or added at a site other than amino acid number 168 of the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 13; Protein with pyruvate transfer activity specific to galactose.
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