KR20020046294A - Two novel acharan sulfate lyases which can specifically degrade acharan sulfate, a preparing method and a use thereof - Google Patents

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KR20020046294A
KR20020046294A KR1020000075605A KR20000075605A KR20020046294A KR 20020046294 A KR20020046294 A KR 20020046294A KR 1020000075605 A KR1020000075605 A KR 1020000075605A KR 20000075605 A KR20000075605 A KR 20000075605A KR 20020046294 A KR20020046294 A KR 20020046294A
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Abstract

PURPOSE: Novel acharan sulfate lyases specifically degrading acharan sulfate, a preparing method and a use thereof are provided, therefore the acharan sulfate lyase having improved substrate specificity and stability can be produced and it can be useful in producing acharan sulfate oligosaccharides inhibiting the metastasis of cancer. CONSTITUTION: The acharan sulfate lyase capable of degrading glycosaminoglycans(GAG) is isolated from Bacteroides stercoris HJ-15, wherein glycosaminoglycans(GAG) are acharan sulfate, heparin and heparan sulfate; the acharan sulfate lyase has 82,500 Da of molecular weight and optimal pH of 7.0 to 7.2 and optimal temperature of 42 to 45 deg. C; and the activity of enzyme is increased by Mg2+ or Mn2+ and inhibited by Cu2+ or Ni2+. The method for producing the acharan sulfate lyase comprises the steps of: culturing Bacteroides stercoris in an appropriate medium; recovering the cultured cells and preparing cell extract; and subjecting the cell extract to chromatography, wherein the chromatography is selected from QAE-cellulose, DEAE-cellulose, CM-Sephadex C-50, hydroxyapatite, CM-Sephadex C-25 and Hi-Trap SP.

Description

아카란 황산을 특이적으로 분해하는 신규 아카란 황산 분해효소, 그의 제조방법 및 용도{Two novel acharan sulfate lyases which can specifically degrade acharan sulfate, a preparing method and a use thereof}Two novel acharan sulfate lyases which can specifically degrade acharan sulfate, a preparing method and a use approximately}

본 발명은 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycan, 이하 "GAG"라 약칭함)류 분해효소를 생산하는 박테로이드 스테르코리스(Bacteroides stercoris) HJ-15로부터 유래한 아카란 황산 분해능을 가지는 신규 아카란 황산 분해효소, 그의 제조방법 및 용도에 관한 것으로, 구체적으로는 인간 장내 미생물인 박테로이드 스테르코리스 HJ-15 균주로부터 분리·정제되고 아카란 황산을 특이적으로 분해하는 신규 아카란 황산 분해효소, 그의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.The present invention provides a novel acaran sulfate having an acaran sulfate degrading ability derived from bacteroid Bacteroides stercoris HJ-15, which produces a glycosaminoglycan (abbreviated as "GAG") degrading enzyme. The present invention relates to a degrading enzyme, a method for producing the same, and a use thereof, and specifically, a novel acaran sulfate degrading enzyme that is isolated and purified from a bacteroid St. corris HJ-15 strain, which is a human intestinal microorganism, to specifically decompose acaran sulfate. It relates to a manufacturing method and use.

글리코사미노글리칸은 생합성 과정에서 부분적인 변화를 통해 구조적으로 다양하고 복잡한 형태를 지니게 된다. GAG류는 우론산과 글루코사민의 반복되면서 부분적으로 황화가 이루어져 있는 기본적인 골격을 가지고 있으며, 이러한 복잡한 화학구조에 의해 여러 종류의 생물활성을 나타낼 수 있게 된다. 현재까지 알려진 바에 의하면, 이와같이 다양한 생물활성은 고유의 특정서열이 존재함에 기인한 것으로 보인다.Glycosaminoglycans are structurally diverse and complex through partial changes in the biosynthesis process. GAGs have a basic backbone that is partially sulfided by the repeated uronic acid and glucosamine, and these complex chemical structures allow various kinds of biological activity. As is known to date, these various biological activities appear to be due to the presence of specific sequences of their own.

동물류의 GAG류로는 하이알우론산(hyaluronic acid), 콘드로이틴 황산(chondroitin sulfate), 케라틴 황산(keratin sulfate), 헤파란 황산(heparan sulfate), 헤파린(heparin) 등이 알려져 있으며, 최근 본 발명자가 새로운 GAG류인 아카란 황산을 발견하고 이를 특허출원한 바있다(대한민국 특허 제 1995-46690호). 이들 GAG류 중 헤파린은 간, 허파, 피부 점막내의 동맥을 따라서 있는 마스트(mast) 세포내에 고립되어 존재하고 그 외 나머지 GAG류는 연결조직에 분포한다. 의약품으로 사용되는 콘드로이틴 황산은 상어의 척추 연골 및 소의 기관지에서 얻어지고 있다. 또한, 하등동물인 연체동물에서도 GAG류가 발견되고 있는데, 그 예로서 조개류에서 3-0-황산기를 가지면서 항트롬빈(antithrombin) 결합부위가 있는 GAG류의 존재가 보고되었고(Pejler 등,J. Biol. Chem., 262, 11413-11421, 1986), 해삼, 성게류에서도 황산기가 치환된 콘드로이틴 황산류가 발견되었다(Mourao 등,TIGG, 7, 235-246, 1995). 그리고 오징어의 각막에서도 콘드로이틴 황산이 존재함이 알려졌으며(Karamanos 등,Int. J. Biochem., 23, 67-72, 1991), 아카란 황산은 아프리카산 왕달팽이에 풍부하게 존재함이 밝혀졌다.아카란 황산은 구조적으로 헤파린 및 헤파란 황산과 유사하며 2당류인 →4)-α-D-GlcNAc(1→4)-α-L-IdoA2S(1→ 의 구조가 반복된다. 헤파린과 헤파란 황산 GAG는 글루코사민과 우론산기가 반복되는 1→4결합으로 연결되어 있다. 헤파란 황산은 일차적으로 이당류인 N-아세틸-D-글루코사민과 D-글루쿠론산(glucuronic acid)에 황산화가 하나 일어난(monosulfated) 구조를 가지고 있으며, 반면에 헤파린은 주로 이당류인 N-설포일(sulfoyl)-D-글루코사민과 L-이두론산(iduronic acid)에 황산화가 3개 일어난(trisulfated) 구조를 가지고 있다.Animal GAGs include hyaluronic acid, chondroitin sulfate, keratin sulfate, heparan sulfate, heparin, and the like. Akaran sulfuric acid was found and patented (Korean Patent No. 1995-46690). Among these GAGs, heparin is isolated in mast cells along the arteries in the liver, lungs, and skin mucosa, and the other GAGs are distributed in connective tissue. Chondroitin sulfate, used as a medicine, is obtained from shark cartilage and bovine bronchus. In addition, GAGs are also found in molluscs, which are inferior, such as the presence of GAGs with antithrombin binding sites with 3-0-sulfuric acid groups in shellfish (Pejler et al., J. Biol. Chem ., 262, 11413-11421, 1986), chondroitin sulfates substituted with sulfuric acid have also been found in sea cucumbers and sea urchins (Mourao et al., TIGG , 7, 235-246, 1995). It is also known that chondroitin sulfate is present in the cornea of cuttlefish (Karamanos et al ., Int. J. Biochem ., 23, 67-72, 1991), and acaran sulfate is found to be abundant in African king snails. Acaran sulfate is structurally similar to heparin and heparan sulfuric acid, and the structure of the disaccharide → 4) -α-D-GlcNAc (1 → 4) -α-L-IdoA2S (1 → is repeated. Sulfuric acid GAG is connected by a 1 → 4 bond in which glucosamine and uronic acid groups are repeated.Heparan sulfuric acid has a single sulfation of disaccharides N-acetyl-D-glucosamine and D-glucuronic acid. Heparin has a monosulfated structure, whereas heparin has a trisulfated structure mainly on the disaccharides N-sulfoyl-D-glucosamine and L-iduronic acid.

GAG류는 생체 내에서 프로테오글리칸(proteoglycan)의 형태로 존재하며, 이러한 프로테오글리칸은 프로테아제(protease)와 글리코시다아제(glycosidase)에 의해 분해되어 당부분이 유리된다. GAG류의 생리적 역할에 대해서 아직까지 많이 밝혀져 있지 않으나 생체 내의 단백질들과 결합하여 생리활성을 나타내는 것으로 보인다. 생체 내에서 GAG류와 결합하는 단백질은 프로테아제 저해제(protease inhibitor), 혈장의 지질단백질(lipoprotein), 성장인자, 지질분해효소, 외피세포결합체(extracelluar matrix) 단백질 등 크게 5가지로 나눌 수 있다. 이들 단백질은 GAG류와 결합하여 각각의 특이한 생리활성에 작용한다.GAGs exist in the form of proteoglycans in vivo, and these proteoglycans are cleaved by protease and glycosidase to release glycosides. The physiological role of GAGs is not known yet, but it seems to show physiological activity by binding to proteins in vivo. Proteins that bind GAGs in vivo can be largely classified into five types, such as protease inhibitors, plasma lipoproteins, growth factors, lipolytic enzymes, and extracelluar matrix proteins. These proteins bind to GAGs and act on their specific biological activities.

첫번째 GAG류는 프로테아제 저해제와 결합하여 생리 활성을 나타내는데, GAG류와 결합하는 대표적인 프로테아제 저해제로는 항트롬빈 III(antithrombin III)와 헤파린 보조인자 II(heparin cofactor II)가 있다. 헤파린은 항트롬빈 III와 결합하여 혈액인자 Xa와 트롬빈의 작용을 억제하고, 헤파린 보조인자 II와 결합하여 트롬빈의 작용을 저해하여 혈액응고를 막는다.The first GAGs exhibit physiological activity in combination with protease inhibitors. Representative protease inhibitors that bind GAGs include antithrombin III and heparin cofactor II. Heparin binds to antithrombin III to inhibit the action of blood factors Xa and thrombin, and binds to heparin cofactor II to inhibit the action of thrombin to prevent blood clotting.

두번째 GAG류는 혈장의 지질단백질과 결합하는 것으로서, GAG류와 결합하는 대표적인 혈장 지질단백질에는 아포지질단백질 E와 아포지질단백질 B가 있다. 혈장 지질단백질과 결합하는 GAG류에는 헤파린과 콘드로이틴이 있으며, 이러한 헤파린과 콘드로이틴은 아포지단백질 E와 아포지단백질 B의 산성 및 염기성 아미노산이 몰려 있는 부위와 상호작용을 하여 동맥경화의 발생을 조절한다.The second GAG class binds to lipoproteins of plasma. Representative plasma lipoproteins that bind to GAG class are apolipoprotein E and apolipoprotein B. GAGs that bind to plasma lipoproteins include heparin and chondroitin, and these heparin and chondroitin interact with sites in which the acid and basic amino acids of apolipoprotein E and apolipoprotein B are concentrated to regulate the occurrence of atherosclerosis.

세번째 GAG류는 성장인자와 결합하는데 GAG류와 결합하는 성장인자에는 염기성 섬유아세포 성장인자(bFGF)가 있으며, 성장인자와 결합하는 GAG류에는 헤파린과 헤파란 황산이 있다. 헤파린과 헤파란 황산은 bFGF와 결합하여 bGFG가 분해되는 것을 방지함으로써 세포성장 및 분화에 중요한 역할을 담당한다.The third GAG class binds to the growth factor, and the growth factor that binds to the GAG class is basic fibroblast growth factor (bFGF), and the GAG class that binds to the growth factor includes heparin and heparan sulfate. Heparin and heparan sulfate play an important role in cell growth and differentiation by binding to bFGF and preventing the degradation of bGFG.

네번째 GAG류는 지질분해 효소와 결합하는 것으로, 헤파린과 헤파란 황산을 정맥으로 주사하면 지질분해 효소인 저밀도 지질단백질(low density lipoprotein) 분해효소와 중성지방 분해효소를 혈장세포 내로 유리시키게 되는데, 이와같이 유리된 지질분해 효소가 혈중의 지방을 분해시키기 때문에 동맥경화 예방에 큰 역할을 한다.The fourth GAG binds to lipolytic enzymes. Intravenous injection of heparin and heparan sulfate releases low-density lipoproteinases and triglycerides, which are lipolytic enzymes, into plasma cells. Free lipolytic enzymes break down fat in the blood and play a major role in preventing atherosclerosis.

다섯번째 GAG류는 외피세포 결합체와 결합하는데, GAG류와 상호작용을 하는 외피세포 결합체의 단백질로는 피브로넥틴(fibronectin), 비트로넥틴(vitronectin), 라미닌(laminin), 트롬보스폰딘(thrombospondin)이 있다. 이들 GAG류와 결합하는 단백질은 세포부착, 세포간의 정보전달, 세포분화, 세포성장 등에 주요하다.Fifth GAGs bind to enveloped cell conjugates, and proteins of the enveloped cell conjugates that interact with GAGs include fibronectin, vitronectin, laminin, and thrombospondin. . Proteins that bind to these GAGs are important for cell adhesion, information transfer between cells, cell differentiation, and cell growth.

이와같이, GAG류는 생체내의 단백질과 결합하여 여러 가지 생리활성을 나타내므로 다양한 용도로 사용될 수 있다. GAG류가 약물로 쓰이는 예로서, 콘드로이틴 황산은 점안제, 관절염치료제, 최근에 들어서 강장 드링크류 등에도 사용된다. 또한 히얄우론산은 화장품의 첨가물로 많이 쓰이고 있다. 임상에서 글리칸 의약품으로서 널리 사용되는 것은 헤파린으로, 헤파린은 항혈액응고제로서 혈전 치료제, 수술후, 신장투석, 인공혈관, 체외순환(extracorporeal circulation) 등에 광범위하게 사용되고 있다. 최근에는 항혈액응고작용 이외에 면역계의 보체활성, 말초혈관형성(angiogenesis) 저해, 염기성 섬유모세포(fibroblast) 성장인자의 상호작용, 항바이러스 작용 등 여러 생물 활성이 보고되고 있다.As such, GAGs can be used for various purposes because they show various physiological activities in combination with proteins in vivo. As an example in which GAGs are used as drugs, chondroitin sulfate is also used in eye drops, arthritis drugs, and recently, tonic drinks. Hiyal uronic acid is also widely used as an additive in cosmetics. Heparin is widely used as a glycan drug in the clinic, and heparin is widely used as a anticoagulant for thrombosis, after surgery, kidney dialysis, artificial blood vessels, extracorporeal circulation, and the like. Recently, in addition to anticoagulant action, various biological activities such as complement activity of immune system, inhibition of peripheral angiogenesis, interaction of basic fibroblast growth factor, and antiviral action have been reported.

아카란 황산은 상기에서 언급된 생물활성을 포함하여 여러가지 생물활성을 나타내는데, 아카란 황산을 구조적으로 변형시켰을 때(예, 탈아세틸화, 황산화, 새로운 올리고 GAG류화) 부작용이 적은 항혈액응고제의 가능성이 있으며, 아카란 황산의 황산화된 올리고당은 섬유아세포 성장인자와의 결합에 필요한 구조적 특징을 제공하므로 세포 성장 및 분화와 관련된 중요한 역할에도 관여한다. 실제적으로 탈아세틸 후 -NH2에 황산화가 이루어진 화합물은 세포성장이 대조군에 비해 6배 정도 증가하는 점으로 보아 상처 치유 효과를 기대할 수 있을 것이다. 또한 아카란 황산은 반복적인 이당류의 단순한 구조를 지니고 있기 때문에 설페이트기 전이효소를 이용한 반응의 모델 화합물로서도 이상적이다. 이 외에 아카란 황산은 골다공증을 포함하여 간 기능효과 및 갱년기 장애에도 매우 효과적이다.Acaran sulfate exhibits a variety of biological activities, including the above-mentioned bioactivity, and is characterized by the low side effects of anticoagulants that are structurally modified (eg deacetylation, sulfated, new oligo GAG). It is possible that sulfated oligosaccharides of acaran sulfate provide the structural features necessary for binding to fibroblast growth factors and thus play an important role in cell growth and differentiation. In fact, the compound that was sulfated after deacetylation of -NH 2 is expected to have a 6-fold increase in cell growth compared to the control group. Acaran sulfate is also ideal as a model compound for reactions using sulfate-based transferases because of its simple structure of repeating disaccharides. In addition, acaran sulfate is very effective for liver function and menopausal disorders, including osteoporosis.

아카란 황산을 포함하여 GAG류가 전술한 바와 같은 여러 가지 약리작용을 나타내고 있으나, 이들의 분자량이 너무 큰 관계로 다루기가 쉽지 않고 또한 부작용이 유발되는 문제점이 있어서 저분자량의 GAG류를 제조할 필요성이 크게 대두되었다. 실제로 헤파린의 부작용과 단점을 극복하기 위하여 저분자량의 헤파린이 사용 중이며, 이 저분자량의 헤파린은 항혈액응고 작용 뿐만 아니라 섬유모세포 성장인자의 수용체 활성화에도 관여한다.Although GAGs, including acaran sulfate, exhibit various pharmacological effects as described above, their molecular weight is too large, making them difficult to handle and causing side effects. Therefore, it is necessary to prepare low molecular weight GAGs. This has risen greatly. In fact, low molecular weight heparin is being used to overcome the side effects and disadvantages of heparin. This low molecular weight heparin is involved in not only anticoagulant action but also receptor activation of fibroblast growth factor.

이와 동시에, 유럽 특허 출원 제 337,327호에는 좀 더 균질한 평균 분자량의 혼합물들을 추출하기 위하여 헤파린을 분별하는 방법이 제안되었는데, 이는 평균 분자량이 훨씬 감소된 분산을 갖는 혼합물을 얻을 수 있게 하며, 헤파린으로부터 유래된 소당류 단편을 제조하는 방법을 기술하고 있다. 상기 방법에 따르면 3,000 달톤 이하 분자량의 분획이 먼저 제거된 후, 최종 생성물로부터 10-16 당류 이하를 함유한 단편이 제거되어 7,000 달톤 이상 분자량의 헤파린 분획만이 남게된다. 이러한 최종 혼합물의 균질화에 의해 바람직한 항트롬빈 활성은 보존되는 반면 항응고 활성은 감소된 헤파린을 제조하였다.At the same time, European Patent Application No. 337,327 proposed a method for fractionating heparin to extract mixtures of more homogeneous average molecular weight, which makes it possible to obtain mixtures with dispersions with much lower average molecular weight, from heparin Described are methods for preparing the derived small sugar fragments. According to the method, the fractions of molecular weight of 3,000 Daltons or less are first removed, and then the fragments containing 10-16 sugars or less are removed from the final product, leaving only the heparin fractions of molecular weight of 7,000 Daltons or more. Homogenization of this final mixture produced heparin with the desired antithrombin activity while reduced anticoagulant activity.

이러한 저분자량의 GAG류를 제조하는 방법에는 화학적인 방법과 효소를 이용하는 방법이 있다. GAG류를 분해하는 효소에는 가수분해 하여 물이 빠지면서 이중결합의 화합물이 생기는 분해효소(lyase, eliminase)와 가수분해하여 단일결합물의 화합물이 생기는 하이드롤라제(hydrolyase)가 있으며, 분해효소로는 헤파린 분해효소 I, II, III 및 콘드로이틴 분해효소 A, B, C등이 있다. 헤파린 분해효소 I은 헤파린의 주요 결합구조인 →4)-α-D-GlcNS(6S 또는 OH)(1→4)-α-L-IdoA2S(1→에 특이적으로 작용하여 분해시킨다. 때문에 최근에는 헤파린 치료에서 과잉의 헤파린 투여시 이를 중화시킬 목적으로 헤파린 분해효소 I을 사용하는 임상 실험이 진행되고 있으며(Zimmerman, 미국 특허 출원 제 5,262,325호), 미국 FDA에서는 헤파린의 농도를 측정하는데 이를 사용하는 것을 허가하였다(Tejidor 등,Thrombo. Haemost., 69:866, 1993). 헤파린 분해효소 II는 -4)-α-D-GlcNS(6S 또는 OH)(1→4)-α-L-IdoA(2S 또는 OH) 또는 -β-D-GlcA(→1에 작용하여 헤파린과 아카란황산을 분해시킨다. 헤파린 분해효소 III는 헤파란 황산의 주결합인 →4)-α-D-GlcNS(또는 Ac)(1→4)-α-L-GlcA(또는→IdoA)(1→에 특이적으로 작용하여 헤파란 황산을 분해시킨다(Steffen E.,Critic. Rev. in Biochem. and Mol. Biol., 30(5):387-444, 1995).There are two methods for producing low molecular weight GAGs, chemical methods and methods using enzymes. Enzymes that decompose GAGs include lyases and eliminases, which are hydrolyzed to release water and double-bond compounds, and hydrolyases, which hydrolyze to form compounds of a single bond. Heparin is a degrading enzyme. Degrading enzymes I, II, III and chondroitin degrading enzymes A, B, and C. Heparin degrading enzyme I acts specifically to decompose heparin, → 4) -α-D-GlcNS (6S or OH) (1 → 4) -α-L-IdoA2S (1 →). There is a clinical trial using heparin degrading enzyme I for the purpose of neutralizing excess heparin in the treatment of heparin (Zimmerman, U.S. Patent Application No. 5,262,325), which the US FDA uses to measure the concentration of heparin. Tejidor et al., Thrombo. Haemost ., 69: 866, 1993. Heparin lyase II is -4) -α-D-GlcNS (6S or OH) (1 → 4) -α-L-IdoA ( 2S or OH) or -β-D-GlcA (→ 1 to decompose heparin and acaran sulfate) Heparin degrading enzyme III is the main bond of heparan sulfate → 4) -α-D-GlcNS (or Ac (1 → 4) -α-L-GlcA (or → IdoA) (specifically acts on 1 → to degrade heparan sulfuric acid (Steffen E., Critic. Rev. in Biochem. And Mol. Biol. , 30 (5): 387-444, 1995).

전술한 헤파린 분해효소들은 대부분 플라보박테리움 헤파리눔(Flavobacterium heparinum)으로부터 분리되었으며, 플라보박테리움 속 이외에 내열성 균주인 바실러스 속(Bacillus sp.)(Bellamy 등, 미국 특허 출원 제 5,145,778호)과 혐기성 균주인 박테로이드 속(Bacteroides sp.)에서도 헤파린 분해효소가 발견된 바 있다. 혐기성 균주인 박테로이드 속에 대하여서는 Gesner 등이 처음으로 보고하였으며(Gesner 등,J. Bacteriol., 81:595-604, 1961), 구강에서발견된 박테로이드 헤파리노라이티쿠스(Bacteroides heparinolyticus)(Nakamura 등,J. Clin. Microbiol.,26:1070-1071, 1988), 장내에 존재하고 있는 박테로이드 오바타(Bacteroides ovata)와 박테로이드 쎄타이오타오미크론(Bacteroides thetaiotaomicron)등이 보고된 바 있다(Riley, T. V. 등,Microbios Lett.,25:141-148, 1984; Riley,J. Clin. Pathol.,40:384-386, 1987). 이와같이 사람의 장내에 서식하는 박테로이드 쎄타이오타오미크론,바실러스 오바타(B. ovatus),바실러스 유니포미스(B. uniformis)및 바실러스 스테르코리스(B. stercoris)와 같은 균주들에서 헤파린 분해효소가 존재한다고 보고되었으나(Riley T.V.,Microb. Lett.,25: 141-149, 1984) 아직까지 아카란 황산 분해효소를 정제한 보고는 없었다. 따라서, 새로운 아카란 황산 분해효소에 대한 연구는 아카란 황산과 같은 GAG류의 구조분석 및 저분자량 아카란 황산의 제조에 유용하게 사용될 것이다.Most of the above-described heparin degrading enzymes have been isolated from Flavobacterium heparinum, Bacillus sp . (Bellamy et al., US Patent Application No. 5,145,778) and heat-resistant strains other than Flavobacterium heparinum . Heparin degrading enzymes have also been found in the anaerobic strain Bacteroides sp . Bacteroides heparinolyticus ( Bacteroides heparinolyticus) found in the oral cavity was first reported by the genus anaerobic bacteroid (Gesner et al., J. Bacteriol ., 81: 595-604, 1961). Et al. , J. Clin.Microbiol ., 26: 1070-1071, 1988), Bacteroides ovata and Bacteroides thetaiotaomicron in the intestine have been reported (Riley). , TV et al., Microbios Lett., 25: 141-148, 1984; Riley, J. Clin. Pathol., 40: 384-386, 1987). Thus enteric steroid night Omicron Theta Tie Ota, Bacillus Obata (B. ovatus) that live in the human, Bacillus Miss Uni-Four (B. uniformis) and Bacillus hotel's heparin degrading enzymes from the same strain and koriseu (B. stercoris) Has been reported (Riley TV, Microb. Lett., 25: 141-149, 1984), but there have been no reports of purifying acaran sulfate enzyme. Therefore, the study of new acaran sulfate degrading enzyme will be useful for the structural analysis of GAGs such as acaran sulfate and the preparation of low molecular weight acaran sulfate.

본 발명자들 역시 최근에 사람의 장내에서 GAG류 분해효소를 합성하는 미생물인 박테로이드 스테르코리스 HJ-15를 분리·동정하였으며 특허출원하여 등록받은 바 있다(대한민국 특허 등록 제 10-0257168호). 상기 균주는 아카란 황산, 헤파린, 헤파란 황산, 그리고 콘드로이틴 황산 등의 GAG를 분해한다.The present inventors also recently described bacteroids stericis, a microorganism that synthesizes GAG degrading enzymes in the human intestine. HJ-15 was isolated and identified and patented and registered (Korean Patent Registration No. 10-0257168). The strain decomposes GAG such as acaran sulfate, heparin, heparan sulfate, and chondroitin sulfate.

이에 본 발명자들은 GAG류 분해효소를 생산하는 미생물로서 본 발명자들에 의해 사람의 장내에서 분리·동정된 박테로이드 스테르코리스 HJ-15(KCCM-10096)로 부터 아카란 황산에 매우 특이적인 두 개의 신규 아카란 황산 분해효소를 정제하여 그 생화학적 특성을 밝히고 상기 아카란 황산 분해효소가 GAG류의 구조분석 및 저분자량 아카란 황산 제조에 유용하게 이용될 수 있음을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors are microorganisms producing GAG degrading enzymes, and bacteroid stericis isolated and identified by the present inventors in human intestines. Purification of two new acaran sulfate enzymes specific for acaran sulfate from HJ-15 (KCCM-10096) to reveal their biochemical properties, and the acaran sulfate enzyme was used to analyze the structure of GAGs and low molecular weight aka. The present invention has been completed by revealing that it can be usefully used to prepare lan sulfuric acid.

본 발명의 목적은 GAG류의 구조분석 및 저분자량의 아카란 황산 제조에 유용하게 사용될 수 있는, 인간의 장내 미생물로부터 분리 정제된 아카란 황산을 특이적으로 분해하는 신규 아카란 황산 분해효소, 그의 제조방법 및 용도를 제공하는 것이다.An object of the present invention is a novel acaran sulfate degrading enzyme that specifically degrades purified acaran sulfate separated from human intestinal microorganisms, which can be usefully used for structural analysis of GAGs and production of low molecular weight acaran sulfate, It is to provide a manufacturing method and use.

도 1은 본 발명에서 박테로이드 스테르코리스 HJ-15의 세포추출액을 CM-세파덱스 C-50 이온 교환 크로마토그래피에 걸어 정제한 용출 프로필을 나타낸 것이고, Figure 1 shows the elution profile of the cell extract of bacteroids Sterchoris HJ-15 purified by CM- Sephadex C-50 ion exchange chromatography in the present invention,

● : 아카란 황산 분해효소●: Acaran Sulfase

△ : 헤파린 분해효소△: heparin degrading enzyme

― : 280 nm에서의 단백질 흡광도-Protein absorbance at 280 nm

도 2도 1에서 얻은 아카란 황산 분해효소 활성분획을 SP 세파덱스 칼럼 크로마토그래피에 걸어 정제한 용출 프로필을 나타낸 것이고, Figure 2 shows the elution profile of the acaran sulfate degrading enzyme fraction obtained in Figure 1 purified by SP Sephadex column chromatography,

● : 아카란 황산 분해효소●: Acaran Sulfase

□ : 280 nm에서의 단백질 흡광도□: protein absorbance at 280 nm

도 3도 2로부터 분리·정제한 아카란 황산 분해효소의 SDS-PAGE 결과를 나타낸 것이고, Figure 3 shows the SDS-PAGE results of the acaran sulfate degrading enzyme isolated and purified from Figure 2 ,

레인 1 : 아카란황산 분해효소 1Lane 1: acaran sulfate degrading enzyme 1

레인 2 : 아카란황산 분해효소 2Lane 2: acaran sulfate degrading enzyme 2

레인 3 : 표준 분자량Lane 3: standard molecular weight

도 4는본 발명에서 분리·정제된 아카란 황산 분해효소에 대한 pH의 영향을 나타낸 것이고, Figure 4 shows the effect of pH on acaran sulfate degrading enzyme isolated and purified in the present invention,

● : 아카란황산 분해효소 1●: Acaran Sulfate Degrading Enzyme 1

■ : 아카란황산 분해효소 2■: Acaran Sulfate Enzyme 2

도 5는 본 발명에서 분리·정제된 아카란 황산 분해효소에 대한 온도의 영향을 나타낸 것이다. Figure 5 shows the effect of temperature on the acaran sulfate degrading enzyme isolated and purified in the present invention.

● : 아카란황산 분해효소 1●: Acaran Sulfate Degrading Enzyme 1

■ : 아카란황산 분해효소 2■: Acaran Sulfate Enzyme 2

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사람의 장내 미생물인 박테로이드 스테르코리스 HJ-15로부터 분리·정제된 아카란 황산을 특이적으로 분해하는 신규한 아카란 황산 분해효소 및 그의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a novel acaran sulfate degrading enzyme that specifically decomposes and refines acaran sulfuric acid separated and purified from human intestinal microorganism bacteroid Stercoris HJ-15, and a method of preparing the same. do.

또한, 본 발명은 상기 신규한 아카란 황산 분해효소를 GAG류의 제조 및 구조분석 또는 저분자량의 아카란 황산 제조에 사용하는 용도를 제공한다.The present invention also provides the use of the novel acaran sulfate degrading enzyme for the production and structural analysis of GAGs or the production of low molecular weight acaran sulfate.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 사람의 장내 미생물인 박테로이드 스테르코리스 HJ-15로부터 분리·정제된 아카란 황산을 특이적으로 분해하는 신규한 아카란 황산 분해효소 및 그의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a novel acaran sulfate degrading enzyme that specifically decomposes and refines acaran sulfuric acid separated and purified from bacteroids Stericis HJ-15, which is a human intestinal microorganism, and a method for producing the same.

본 발명에서 사용한 박테로이드 스테르코리스는 다음과 같이 분리·동정되었다. 인간 및 흰쥐의 장내 세균총을 혐기성 상태에서 배양한 후 균체액을 얻어 상기 균체액으로부터 헤파린, 아카란 황산 및 콘드로이틴을 분해하는 활성을 가진 균주를 선택한 후 일반적인 균주 판별법에 따라 동정하고 버기스 매뉴얼(Bergey's manual of systemic bacteriology, 1991)과 비교하였다. 그 결과, 상기 균주는 박테로이드(Bacteroid) 속으로 판명되어 박테로이드 스테르코리스 HJ-15라고 명명하였으며 1997년 2월 19일 사단법인 한국종균협회에 기탁하였다(수탁번호 KCCM-10096). 박테로이드 스테르코리스 HJ-15의 GAG 분해효소는 라이에이즈(lyase)로서 아카란 황산 분해효소 활성을 나타내므로 저분자량 아카란 황산 제조에 사용될 수 있으며, 더욱이 플라보박테리움 속에서 유래된 GAG 분해효소와 유사한 성질을 나타낼 뿐만 아니라 대장내 미생물에 의해 생성된 것이므로 GAG류의 투여시 주사제 뿐 아니라 경구투여가 가능하다는 잇점이 있다.Used in the present invention The bacteroids were identified and identified as follows. After culturing the intestinal flora of humans and rats in anaerobic condition, the cells were obtained from the cell solution, the strains having the activity of decomposing heparin, acaran sulfate, and chondroitin from the cells were identified and identified according to the general strain discrimination method. manual of systemic bacteriology, 1991). As a result, the strain is a bacteroid (BacteroidIt was identified as Bacterial Stercoris HJ-15, and it was deposited on February 19, 1997 by the Korean spawn association of Korea (Accession No. KCCM-10096). GAG degrading enzyme of bacteroids Stericis HJ-15 shows the activity of acaran sulphate as lyase, so it can be used for the production of low molecular weight acaran sulphate. Furthermore, GAG degrading derived from Flavobacterium In addition to exhibiting similar properties to enzymes, it is produced by microorganisms in the intestine.

이에 본 발명자들은 상기 장내 미생물인 박테로이드 스테르코리스 HJ-15로부터 GAG 분해효소인 신규 아카란 황산 분해효소를 하기와 같이 분리·정제하였다.Therefore, the present inventors isolated and purified a novel acaran sulfate degrading enzyme, a GAG degrading enzyme, from the intestinal microorganism bacteroid Stercoris HJ-15 as follows.

본 발명의 신규 아카란 황산 분해효소의 제조방법은The production method of the novel acaran sulfate degrading enzyme of the present invention

1) 박테로이드 스테르코리스를 적절한 배지에서 배양하는 단계;1) culturing the bacteroids stericis in a suitable medium;

2) 상기 배양된 균체를 회수하고 세포 추출액을 제조하는 단계; 및2) recovering the cultured cells and preparing a cell extract; And

3) 상기 세포 추출액을 크로마토그래피로 정제하여 효소활성을 얻는 단계로 구성된다.3) the cell extract is purified by chromatography to obtain enzymatic activity.

상기 제조방법을 보다 자세히 설명하면, 단계 1에서는 박테로이드 스테르코리스 HJ-15 균주로부터 아카란 황산 분해효소를 분리하기 위하여 우선 상기 균주를 글루코스(glucose) 대신 헤파린(heparin)을 함유한 트립신 쏘이 배지(tryptic soy broth)를 이용하여 혐기성 조건에서 배양한다(Can. J. Microbiol.,44, 423-429, 1998). 단계 2에서 배양된 세포를 원심분리하여 회수하고 완충용액으로 세포를 세척한 후 현탁한다. 현탁한 세포에 초음파 분쇄(sonication)를 수행하여 원심분리로 세포 파쇄물을 제거한다. 단계 3에서는 효소활성을 나타내는 분획을 얻기 위하여, 단계 2의 세포 추출액만을 DEAE-셀룰로오즈 칼럼(cellulose column)과 QAE-셀룰로오즈 칼럼, CM-세파덱스(Sephadex) C-50 칼럼으로 정제하고, 이로부터 얻어진 모든 분획(fraction)에 대해 헤파린과 헤파란 황산을 분해하는 효소 활성을 측정한다. 이러한 과정을 통하여 본 발명자들은 효소 활성을 나타내는 세 개의분획(a, b, c) 을 확보하였다(도 1참조).In more detail, the step 1, in order to separate the acaran sulfate enzyme from the bacteroid Stercoris HJ-15 strain, the strain first contained trypsin medium containing heparin instead of glucose (glucose) (tryptic soy broth) and incubated in anaerobic conditions ( Can. J. Microbiol., 44, 423-429, 1998). Cells cultured in step 2 are recovered by centrifugation, washed with buffer and suspended. Ultrasonic sonication is performed on the suspended cells to remove cell debris by centrifugation. In step 3, only the cell extract of step 2 was purified by a DEAE-cellulose column, a QAE-cellulose column, and a CM-Sephadex C-50 column to obtain a fraction showing enzymatic activity. Enzyme activity to degrade heparin and heparan sulfuric acid is measured for all fractions. Through this process, the present inventors secured three fractions (a, b, c) representing enzyme activity (see FIG. 1 ).

이들 중 아카란 황산 분해 활성을 나타내는 분획 a를 투석한 후 하이드록시애파타이트(hydroxyapatite) 칼럼과 SP-세파덱스 C-25 칼럼으로 정제하여 아카란 황산을 특이적으로 분해하는 아카란 황산 분해효소 활성을 나타내는 분획을 얻었다(표 1참조). 상기 분획 a의 아카란 황산 분해효소의 활성은 SP-세파덱스 C-25 칼럼에서 두 부분으로 나누어졌는데, 처음 유출된 분획을 아카란 황산 분해효소 I(acharan sulfate lyase I, 이하 "ASL1"이라 약칭함) 그리고 두 번째로 유출된 분획은 아카란 황산 분해효소 II(acharan sulfate lyase II, 이하 "ASL2"라 약칭함)라 명명하였다.Among them, the fraction a showing the acaran sulfate activity was dialyzed and purified by a hydroxyapatite column and an SP-sepadex C-25 column to specifically decompose acaran sulfate activity. Fractions were obtained (see Table 1 ). The activity of the acaran sulfate lyase of fraction a was divided into two parts in the SP-Sephadex C-25 column, and the first leaked fraction was abbreviated as acharan sulfate lyase I (hereinafter referred to as "ASL1"). And the second leaked fraction was named acharan sulfate lyase II (hereinafter abbreviated as "ASL2").

또한, 본 발명은 상기와 같이 분리·정제된 아카란 황산 분해효소의 생화학적 특성을 제공한다.The present invention also provides the biochemical properties of the acaran sulfate degrading enzyme isolated and purified as described above.

본 발명의 아카란 황산 분해효소 ASL1과 ASL2의 GAG류에 대한 기질 특이성을 조사한 결과, 상기 두 아카란 황산 분해효소는 모두 아카란 황산 뿐만 아니라 헤파린과 헤파란 황산 분해능을 가지고 있었다(표 3참조). 본 발명의 ASL1과 ASL2의 헤파린 분해 활성을 100%라고 간주했을 때 아카란 황산에 대한 활성은 각각 549.5와 339%였으며, 헤파란 황산에 대해서는 각각 128과 121.7%였다.As a result of examining substrate specificity of GAGs of acaran sulfate enzymes ASL1 and ASL2 of the present invention, both acaran sulfate enzymes had not only acaran sulfate but also heparin and heparan sulfate (see Table 3 ). . When the heparin degrading activity of ASL1 and ASL2 of the present invention was regarded as 100%, the activity for acaran sulfate was 549.5 and 339%, respectively, and for heparan sulfuric acid was 128 and 121.7%, respectively.

상기 아카란 분해효소 ASL1과 ASL2는 SDS-PAGE에서 외견상으로는 동일하게 보였으며 분자량은 모두 82,500 달톤으로 측정되었다(도 3참조).The acaran degrading enzymes ASL1 and ASL2 seemed identical in appearance on SDS-PAGE, and the molecular weights were all measured at 82,500 Daltons (see FIG. 3 ).

본 발명의 아카란 황산 분해효소의 효소 반응시 최적 pH 및 온도를 조사한 결과, 상기 효소는 pH 6.5 내지 7.6 사이에서 효소활성이 증가하였고 pH 7.2에서 최적의 효소 활성을 나타내었으며(도 4참조), 45℃에서 최적의 효소활성을 보였고 50℃ 이상에서는 활성이 급격히 감소하여 60℃ 이상의 온도에서는 완전하게 활성이 억제되었다(도 5참조).As a result of investigating the optimum pH and temperature during the enzymatic reaction of the acaran sulfate degrading enzyme of the present invention, the enzyme increased the enzyme activity between pH 6.5 and 7.6 and showed the optimum enzyme activity at pH 7.2 (see FIG. 4 ). Optimum enzyme activity was observed at 45 ° C. and activity was drastically decreased at 50 ° C. or higher and completely inhibited at a temperature of 60 ° C. or higher (see FIG. 5 ).

본 발명의 아카란 황산 분해효소는 Mn2+와 Mg2+를 제외한 대부분의 2가 양이온에 의해서 효소활성이 저해되었고(표 4참조) 히스티딘과 시스테인기를 변형시키는 TLCK와 PCMS를 첨가했을 때 활성이 강력하게 저해되었지만, DDT(dl-dithiothreitol)나 ME(2-mercaptoethanol)와 같은 환원제에 의해서는 활성이 증가되었다(표 5참조).The acaran sulfate degrading enzyme of the present invention was inhibited by most divalent cations except Mn 2+ and Mg 2+ (see Table 4 ), and the activity was increased when TLCK and PCMS modifying histidine and cysteine groups were added. Although strongly inhibited, the activity was increased by reducing agents such as dl- dithiothreitol (DDT) or 2-mercaptoethanol (ME) (see Table 5 ).

ASL1의 아카란 황산에 대한 Km과 Vmax 값은 각각 28.1 ㎍/㎖과 65.0 μmole/min/㎎이었고 ASL2에 대해서는 Km과 Vmax 값이 각각 42.4 ㎍/㎖과 107.6 μmole/min/㎎으로 계산되어 본 발명의 아카란 황산 분해효소의 아카란 황산에 대한 기질 특이성과 분해능이 매우 우수함을 확인하였다.The Km and Vmax values of ASL1 for acaran sulfate were 28.1 μg / ml and 65.0 μmole / min / mg, respectively, and for ASL2, the Km and Vmax values were calculated to be 42.4 μg / ml and 107.6 μmole / min / mg, respectively. It was confirmed that the acaran sulfate degrading enzyme of Acaran sulfate was very excellent substrate specificity and resolution.

아울러, 본 발명은 상기 신규한 아카란 황산 분해효소를 GAG류의 제조 및 구조분석 또는 저분자량의 아카란 황산 제조에 사용하는 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides a use of the novel acaran sulfate degrading enzyme for the production and structural analysis of GAGs or low molecular weight acaran sulfate.

종래 기술에 기술한 바와 같이, GAG류는 생체내 단백질과 결합하여 여러 가지 생리 활성을 나타내므로 다양한 용도로 사용될 수 있는데 특히, 콘드로이틴 황산은 점안제, 관절염 치료제, 최근에는 강장 드링크류 등에도 사용되고 있으며 헤파린은 항혈액응고제로서 혈전 치료제, 인공 혈관, 항바이러스 작용 등 다양한 생물 활성이 보고되어 있다. 특히, 아카란 황산은 구조적으로 변형시켰을 때(예, 탈아세틸화, 황산화, 새로운 올리고 GAG류화) 부작용이 적은 항혈액응고제의 가능성이 있으며, 아카란 황산의 황산화된 올리고당은 섬유아세포 성장인자와의 결합에 필요한 구조적 특징을 제공하므로 세포 성장 및 분화와 관련된 중요한 역할에도 관여한다. 또한 아카란 황산은 반복적인 이당류의 단순한 구조를 지니고 있기 때문에 설페이트기 전이효소를 이용한 반응의 모델 화합물로서도 이상적이다. 이 외에 아카란 황산은 골다공증을 포함하여 간 기능효과 및 갱년기 장애에도 매우 효과적이다.As described in the prior art, GAGs can be used in various applications because they bind to proteins in vivo and exhibit various physiological activities. In particular, chondroitin sulfate is also used in eye drops, arthritis treatment agents, and recently, tonic drinks. Is an anticoagulant, and various biological activities have been reported, such as thrombolytic agents, artificial blood vessels, and antiviral action. In particular, acaran sulfate may be an anticoagulant with less side effects when structurally modified (eg, deacetylation, sulfate, new oligo GAG), and sulfated oligosaccharides of acaran sulfate are fibroblast growth factors. It provides the structural features necessary for binding to and plays an important role in cell growth and differentiation. Acaran sulfate is also ideal as a model compound for reactions using sulfate-based transferases because of its simple structure of repeating disaccharides. In addition, acaran sulfate is very effective for liver function and menopausal disorders, including osteoporosis.

따라서, 본 발명의 신규한 아카란 황산 분해효소는 효소 활성이 보다 안정적이고 기질 특이성이 뛰어나기 때문에 상기와 같은 생리활성을 나타내는 아카란 황산의 제조 및 구조분석 또는 염기성 섬유모세포 성장인자(basic fibroblast growth factor)와 결합하여 신생혈관생성을 저해하여 암세포의 전이를 억제할 수 있는 아카란 황산 올리고당의 제조에도 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the novel acaran sulfate degrading enzyme of the present invention is more stable and excellent substrate specificity, so the preparation and structural analysis or basic fibroblast growth factor of acaran sulfate showing the physiological activity as described above (basic fibroblast growth) It can be useful also in the production of acaran sulfate oligosaccharides that can inhibit the metastasis of cancer cells by inhibiting neovascularization in combination with a factor).

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 장내 세균 박테로이드 스테르코리스 HJ-15로부터 분리한 신규 아카란 황산 분해효소Example 1 Novel Acaran Sulfate Enzyme Isolated from Intestinal Bacterial Bacterial Stecoris HJ-15

아카란 황산 분해효소를 분리하기 위하여, 본 발명에서는 본 발명자들에 의해 사람의 장에서 분리된 GAG류를 분해하는 효소를 생산하는 박테로이드 스테르코리스 HJ-15(수탁번호: KCCM-10096)를 사용하였다.In order to separate acaran sulfate degrading enzyme, in the present invention, Bacterial Stecoris HJ-15 (Accession No .: KCCM-10096) which produces an enzyme which decomposes GAGs isolated from human intestine by the present inventors Used.

<1-1> 세포 배양 및 세포 추출물의 제조<1-1> Cell Culture and Preparation of Cell Extract

박테로이드 스테르코리스 HJ-15는 90% 질소와 10%의 이산화탄소를 포함하는 혐기성 조건에서 헤파린(0.15 g/ℓ), 0.01 w/v%의 치오글리콜레이트 나트륨(sodium thioglycolate) 및 0.1 w/v%의 아스코르브 산(ascorbic acid)을 포함하는 100 ℓ의트립신 콩 배지(tryptic soy broth)에서 37℃ 온도로 배양되었다. 후기 지수성장기(late exponential phase, 11-12 시간)에 있는 세포를 4℃, 5000 rpm에 30분간 원심분리하고 세포 침전물(pellet)을 50 mM의 인산 나트륨(sodium phosphate, pH 7.0)을 포함하는 생리식염수로 두 번 세척하였다. 세포 침전물을 600 ㎖의 완충용액 A(50 mM 인산 나트륨 완충액, pH 7.0)에 부유시키고, 한번에 30 ㎖씩의 세포 부유물을 초음파 파쇄기(ultrasonic processor, Eyela Co.)를 이용하여 80% 출력에서 1초 간격으로 30분 동안 파쇄하였다. 세포 파편(debris)을 4℃, 18000 rpm에서 60분간 원심분리하여 제거하여 세포 추출물을 제조하였고, 하기의 모든 실시예는 특별히 언급하는 경우가 아니면 4℃에서 수행하였다.The bacteroids Stechoris HJ-15 contains heparin (0.15 g / l), 0.01 w / v% sodium thioglycolate and 0.1 w / v under anaerobic conditions containing 90% nitrogen and 10% carbon dioxide. Incubated at 37 ° C. in 100 L tryptic soy broth containing% ascorbic acid. The cells in the late exponential phase (11-12 hours) were centrifuged at 5000 ° C. for 30 minutes at 4 ° C., and the cell pellet was physiologically containing 50 mM sodium phosphate (pH 7.0). Wash twice with saline. The cell precipitate is suspended in 600 ml of Buffer A (50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0), and 30 ml of the cell suspension is used for 1 second at 80% output using an ultrasonic crusher (ultrasonic processor, Eyela Co.). Crushed for 30 minutes at intervals. Cell debris was removed by centrifugation at 4 ° C. and 18000 rpm for 60 minutes to prepare cell extracts. All examples below were performed at 4 ° C. unless specifically noted.

<1-2> 비상호작용(non-interacting) 칼럼 크로마토그래피<1-2> Non-Interacting Column Chromatography

상기 실시예 <1-1>로부터 얻은 600 ㎖의 세포추출물을 완충용액 A로 미리 충진시킨(preequilibrated) 5×40 cm의 QAE 셀룰로스 칼럼에 통과시키고, 용출물(effluent)에서 아카란 황산 분해효소의 활성이 나타나지 않을 때까지 동일한 완충용액으로 칼럼을 세척하였다. 상기 칼럼을 통과한 분획을 다시 완충용액 A로 충진시킨 DEAE 셀룰로스 칼럼(5×30 cm)을 통과시켰으며, 아카란 황산 분해효소의 활성이 나타나지 않을 때까지 동일한 완충용액으로 상기 칼럼을 세척하였다. 상기 칼럼을 통과하는 비상호작용성의 용출물을 수집하였으며, 사용한 전체 완충용액의 양은 1800 ㎖이었다.600 ml of the cell extract obtained from Example <1-1> was passed through a 5 × 40 cm QAE cellulose column that was preequilibrated with Buffer A, and eluate of acaran sulfate degrading enzyme in effluent. The column was washed with the same buffer until no activity appeared. The fraction passed through the column was passed through a DEAE cellulose column (5 × 30 cm), again filled with buffer A, and the column was washed with the same buffer until no activity of acaran sulfate lyase appeared. The non-interactive eluate that passed through the column was collected and the total amount of buffer used was 1800 mL.

<1-3> CM-세파덱스 C-50 칼럼 크로마토그래피<1-3> CM-Separdex C-50 Column Chromatography

상기 실시예 <1-2>로부터 수집한 용출물을 완충용액 A로 미리 충진한 CM-세파덱스(Sephadex) C-50 칼럼(3×30 cm)에 통과시키고 1000 ㎖의 동일한 완충용액으로 칼럼을 세척한 후, 2 ℓ의 완충용액에 KCl을 녹여 0 내지 0.6 M의 선형 농도구배(linear gradient)를 주어 105 ㎖/h의 유속으로 효소를 용출하였다. 용출된 모든 분획에서 헤파린 분해효소와 아카란 황산 분해효소의 활성을 조사하였으며, 상기 효소들의 활성을 나타내는 a, b, c 세 개의 분획들(분획 a, 분획 b 및 분획 c)을 각각 모았다(도 1). 이들 중 분획 b와 분획 c는 헤파란 황산과 헤파린에 대해서 높은 활성을 보였기 때문에 각각 플라보박테리움 헤파리눔(F. heparinum) 유래 헤파린 분해효소 II/III 및 헤파린 분해효소 I과 유사하다고 간주되었다(표 1). 따라서, 본 발명자들은 상기 분획들 중에서 아카란 황산에 대해 특이적으로 강한 효소 활성을 보이는 분획 a를 완충용액 A로 투석한 후 하기와 같은 정제 과정을 더 수행하였다.The eluate collected from Example <1-2> was passed through a CM-Sephadex C-50 column (3 x 30 cm) pre-filled with Buffer A and the column was quenched with 1000 mL of the same buffer. After washing, KCl was dissolved in 2 L of buffer solution and a linear gradient of 0 to 0.6 M was used to elute the enzyme at a flow rate of 105 mL / h. The activities of heparin and acaran sulfate enzymes were examined in all eluted fractions, and three fractions (fraction a, fraction b and fraction c) representing the activities of the enzymes were collected ( Fig. 1 ). Among them, fractions b and c were considered to be similar to heparin degrading enzyme II / III and heparin degrading enzyme I derived from Flavobacterium heparinum because of their high activity against heparan sulfate and heparin, respectively. ( Table 1 ). Therefore, the present inventors further performed the following purification process after dialysis with buffer A fraction A, which shows a particularly strong enzyme activity against acaran sulfate, among the fractions.

박테로이드 스테르코리스 HJ-15에서의 GAG류 분해 분획의 기질 특이성Substrate Specificity of GAG Degradation Fraction in Bacterial Stecoris HJ-15 효소enzyme 활성 (%)activation (%) 아카란 황산Acaran sulfate 헤파린Heparin 헤파란 황산Heparan sulfate 분획 a분획 b분획 cFraction a fraction b fraction c 4850048500 100100100100100100 1212683012126830

<1-4> 하이드록시애파타이트 울트로겔(hydroxyapatite ultrogel) 칼럼 크로마토그래피<1-4> hydroxyapatite ultrogel column chromatography

상기 <1-3>으로부터 얻은 분획 a 330 ㎖을 완충용액 A로 충진한 하이드록시애파타이트 울트로겔 칼럼(2.5×10 cm)에 통과시켰다. 동일한 완충용액 500 ㎖로 칼럼을 세척한 후 800㎖의 완충용액 A에 인산 나트륨 완충용액(pH 7.0)을 혼합하여 50에서 400 mM 농도로 선형 농도구배를 주어 120 ㎖/h의 유속으로 용출하였다. 효소 활성을 나타내는 분획을 모아 2 ℓ의 완충용액 A로 투석하였다.330 mL of fraction a obtained from <1-3> was passed through a hydroxyapatite Ultrogel column (2.5 × 10 cm) filled with buffer A. After washing the column with 500 ml of the same buffer, sodium phosphate buffer (pH 7.0) was mixed with 800 ml of buffer A, and the mixture was eluted at a flow rate of 120 ml / h by giving a linear concentration gradient from 50 to 400 mM. Fractions showing enzymatic activity were collected and dialyzed with 2 L of Buffer A.

<1-5> SP-세파덱스 C-25 크로마토그래피<1-5> SP- Sephadex C-25 Chromatography

상기 실시예 <1-4>로부터 얻은 효소 활성 분획 165 ㎖을 완충용액 A로 충진한 3×30 cm의 SP-세파덱스 C-25에 통과시키고 흡착되지 않은 단백질을 800 ㎖의 동일한 완충용액으로 세척한 후 완충용액 A에 KCl을 녹여 0 내지 0.5 M 농도로 선형 농도구배를 주어 75 ㎖/h의 유속으로 용출하였다. 이로부터 아카란 황산 분해효소 활성을 보이는 두 분획(ASL1, 분획번호 91-99; ASL2, 분획번호 118-120)을 분리하였다. 이와 같이 분리·정제된 아카란 황산 분해효소의 정제 단계별 단백질 농도, 효소 활성, 기질 특이성 등을 하기표 2에 나타내었다.165 ml of the enzyme active fraction obtained from Example <1-4> was passed through 3 × 30 cm SP- Sephadex C-25 filled with buffer A and the unadsorbed protein was washed with 800 ml of the same buffer. After dissolving KCl in buffer A and giving a linear concentration gradient at a concentration of 0 to 0.5 M, the solution was eluted at a flow rate of 75 ml / h. Two fractions (ASL1, fractions 91-99; ASL2, fractions 118-120) showing acaran sulfate degrading enzyme activity were separated therefrom. The protein concentration, enzyme activity, substrate specificity, and the like of the purified and purified acaran sulfate degrading enzyme are thus shown in Table 2 below.

아카란 황산 분해효소의 정제Purification of Acaran Sulfase 과정process 전체 활성(Ua)Total active (U a ) 전체 단백질(mg)Total protein (mg) 비활성(U/mg 단백질)Inactive (U / mg Protein) 수득률Yield 배율(fold)Fold 1차 추출물Primary extract 198.1198.1 7636.87636.8 0.0260.026 100100 1One CM-세파덱스 C-50 칼럼 크로마토그래피CM-Sephadex C-50 Column Chromatography 137.5137.5 39.239.2 3.513.51 69.469.4 135135 하이드록시애파타이트 울트로겔 칼럼 크로마토그래피Hydroxyapatite Ultrogel Column Chromatography 135.6135.6 14.114.1 9.629.62 68.568.5 370370 SP-세파덱스 C-25 칼럼 크로마토그래피SP-Sephadex C-25 Column Chromatography 30.8b23.0c 30.8 b 23.0 c 0.61b0.30c 0.61 b 0.30 c 50.5b76.7c 50.5 b 76.7 c 15.5b11.6c 15.5 b 11.6 c 1942b2950c 1942 b 2950 c

a; 1 유니트(U)는 분당 1 μmole의 2당류를 형성하는 효소의 활성a; 1 unit (U) is the activity of an enzyme that forms 1 μmole disaccharide per minute

b; 아카란 황산 분해효소 Ib; Acaran Sulfate I

c; 아카란 황산 분해효소 IIc; Acaran Sulfate II

상기표 2에 나타난 바와 같이, 처음 유출된 분획(ASL1)의 비활성은 15.5%의 수득률로 50.5 U/mg 단백질이었고 두 번째로 유출된 분획(ASL2)의 비활성은 11.6%의 수득률로 76.7 U/mg 단백질이었다. 본 발명의 ASL1과 ASL2의 분자량은 SDS-전기영동상에서 모두 82.500 달톤으로 측정되었다(도 3).As shown in Table 2 above, the inactivation of the first outflowed fraction (ASL1) was 50.5 U / mg protein at 15.5% yield and the inactivation of the second outflowed fraction (ASL2) was 76.7 U / mg at 11.6% yield. It was a protein. The molecular weights of ASL1 and ASL2 of the present invention were measured to be 82.500 Daltons on SDS-electrophoresis ( FIG. 3 ).

<실시예 2> GAG에 대한 신규 아카란 황산 분해효소의 활성 측정Example 2 Measurement of Novel Acaran Sulfate Degrading Enzyme Activity against GAG

아카란 황산 분해효소를 포함하는 GAG 분해효소의 활성은 이전 기술의 방법에 따라 측정하였다(Linhardt, R.J.,Current Protcols in Molecular Biology.,17.13.17 - 17.13.32, 1994). 자외선 분광기(spectrophotometer, Jasco Co. V-530)를 40℃에 맞추고 1 ㎖의 수정 큐벳(cuvette)에 100 ㎍의 기질, 650 ㎕의 50 mM 인산 나트륨 완충액(pH 7.2)을 넣고 온도를 평형상태로 유지하였다. 이때, 헤파린, 헤파란 황산, 콘드로이틴 황산 A, B, C, 아카란황산, O-탈황산화 아카란 황산, N-황산화 아카란 황산을 기질로 사용하였으며, 기질의 농도는 하기표 3에 나타내었다. 여기에 50 ㎕의 효소 용액을 첨가하고 232 nm에서의 흡광도의 변화를 1초 간격으로 3분간 측정하였다. 효소의 활성은 분당 흡광도의 변화로 계산되었으며, 이때 생성물의 흡광도 계수(extinction coefficient)는 3800 M-1이며 1 U의 효소활성은 물 1분자가 빠지면서 포화성 우론산이 분당 1 μmole의 비환원성 말단 불포화 우론산으로 전환하는 것으로 정의하였다.The activity of GAG degrading enzymes including acaran sulfate degrading enzyme was measured according to the method of the prior art (Linhardt, RJ, Current Protcols in Molecular Biology., 17.13.17-17.13.32, 1994). Adjust the UV spectrophotometer (Jasco Co. V-530) to 40 ° C, add 100 µg of substrate, 650 µL of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.2) to 1 ml quartz cuvette, and equilibrate the temperature. Maintained. At this time, heparin, heparan sulfuric acid, chondroitin sulfate A, B, C, acaran sulfate, O-desulfurized acaran sulfate, N-sulfurized acaran sulfate was used as a substrate, the concentration of the substrate is shown in Table 3 below It was. 50 μl of the enzyme solution was added thereto, and the change in absorbance at 232 nm was measured for 3 minutes at 1 second intervals. The activity of the enzyme was calculated as the change in absorbance per minute, where the extinction coefficient of the product was 3800 M −1, and the enzyme activity of 1 U was 1 μmole per minute of non-reducing terminal of saturated uronic acid as 1 molecule of water was lost. Defined as conversion to unsaturated uronic acid.

아카란 황산 분해효소의 기질 특이성Substrate Specificity of Acaran Sulfase 기질temperament 기질농도(mg/ml)Substrate concentration (mg / ml) 상대 활성(%)a Relative Activity (%) a ASL1(HepII-1)ASL1 (HepII-1) ASL2(HepII-1)ASL2 (HepII-1) 플라보박테리움 유래 헤파린 분해효소b Flavobacterium-derived heparin degrading enzyme b II IIII IIIIII 헤파린헤파란 황산(돼지)헤파란 황산(소) 아카란 황산 O-탈황산화 아카란 황산N-황산화 아카란 황산콘드로이틴 황산 A콘드로이틴 황산 B콘드로이틴 황산 CHeparin sulfuric acid (pork) Heparan sulfuric acid (small) Acaran sulfate O-desulfurized acaran sulfate N-sulfurized acaran sulfate Chondroitin sulfate A Chondroitin sulfate B Chondroitin sulfate C 111 0.1 0.10.1111111 0.1 0.10.1111 100128nd 549.5 0nd000100128nd 549.5 0nd000 100121.7nd 339 0nd000100121.7nd 339 0nd000 10030ndc0 ndnd00010030ndc0 ndnd000 100172nd 100dndnd000100172nd 100dndnd000 0100nd 0 ndnd0000100nd 0 ndnd000

a; 헤파린(플라보박테리움 유래 헤파린 분해효소 III의 경우에는 헤파란 설페이트)에 대한 활성을 100%로 했을 경우의 상대활성a; Relative activity when the activity for heparin (heparan sulfate in the case of Flavobacterium-derived heparin degrading enzyme III) is 100%

b;Physiological reviews, 71, 481-539, 1991로부터 얻은 자료b; Data from Physiological reviews , 71, 481-539, 1991

c; 측정하지 않음c; Do not measure

d; 발표하지 않은 자료d; Unpublished material

그 결과, 상기 실시예 <1-5>로부터 분리·정제된 두 아카란 황산 분해효소 ASL1과 ASL2 모두 아카란 황산 뿐만 아니라 헤파린과 헤파란 황산 분해능을 가지고 있었다(표 3). 본 발명의 ASL1과 ASL2의 헤파린 분해 활성을 100%라고 간주했을 때 아카란 황산에 대한 활성은 각각 549.5와 339%였으며, 헤파란 황산에 대해서는 각각 128과 121.7%였다. 그러나, 탈황산화 아카란 황산(de-O-sulfated acharan sulfate)과 콘드로이틴 황산에 대해서는 전체적으로 활성을 보이지 않았다.As a result, the two acaran sulfate degrading enzymes ASL1 and ASL2 isolated and purified from Example <1-5> had not only acaran sulfate but also heparin and heparan sulfate degradability ( Table 3 ). When the heparin degrading activity of ASL1 and ASL2 of the present invention was regarded as 100%, the activity for acaran sulfate was 549.5 and 339%, respectively, and for heparan sulfuric acid was 128 and 121.7%, respectively. However, there was no overall activity for de-O-sulfated acharan sulfate and chondroitin sulfate.

<실시예 3> 신규한 아카란 황산 분해효소의 생화학적 특성 분석Example 3 Biochemical Characterization of Novel Acaran Sulfate Degrading Enzymes

<3-1> 분자량 측정<3-1> Molecular weight measurement

상기 실시예 <1-5>로부터 분리·정제된 본 발명의 두 아카란 황산 분해효소의 분자량을 결정하기 위하여, Laemmli에 의해 기술된 방법으로 SDS-PAGE를 수행하였다(Laemmli UK.Nature227, 680-685, 1970). 쿠마시 블루 R-250(Coomassie brilliant blue R-250) 용액으로 겔을 염색하고, 필요한 경우에는 은염(silver salt)을 추가로 염색하였다.In order to determine the molecular weights of the two acaran sulfate degrading enzymes of the present invention isolated and purified from Example <1-5>, SDS-PAGE was carried out by the method described by Laemmli (Laemmli UK. Nature 227, 680). -685, 1970). Gels were stained with Coomassie brilliant blue R-250 solution and, if necessary, further silver salts.

SDS-PAGE 결과 본 발명의 두 아카란 황산 분해효소의 분자량은 모두 82,500 달톤으로 측정되었다(도 3).As a result of SDS-PAGE, the molecular weights of both acaran sulfate degrading enzymes of the present invention were measured to be 82,500 Daltons ( FIG. 3 ).

<3-2> 아카란 황산 분해효소 활성에 대한 최적반응 pH 및 온도 측정<3-2> pH and Temperature Measurement of Optimum Reaction for Acaran Sulfate Degrading Enzyme Activity

본 발명의 신규한 아카란 황산 분해효소 활성의 최적 pH는 pH 6.0에서 8.5에 이르는 다양한 pH의 50 mM 인산 나트륨 완충용액을 사용하여 결정하였으며, 표준조건 하의 25℃에서 60℃까지의 다양한 온도에서 효소의 활성을 측정함으로써 효소 활성의 최적 온도를 결정하였다. 50 ㎕의 기질과 50 mM 인산 나트륨 완충용액(pH 7.2)을 포함하는 큐벳을 각각의 온도에서 1분간 미리 예열한 후, 본 발명의 아카란 황산 분해효소 각각을 10 ㎕씩 첨가함으로써 반응을 개시하였다. 효소 반응은 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 3분간 측정하였다.The optimum pH of the novel acaran sulfate degrading enzyme activity of the present invention was determined using 50 mM sodium phosphate buffer solution at various pHs ranging from pH 6.0 to 8.5, and enzymes at various temperatures from 25 ° C. to 60 ° C. under standard conditions. The optimum temperature of enzyme activity was determined by measuring the activity of. The cuvette containing 50 μl of substrate and 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.2) was pre-heated for 1 minute at each temperature, and then the reaction was initiated by adding 10 μl of each of the acaran sulfate degrading enzyme of the present invention. . Enzyme reaction was measured for 3 minutes in the same manner as in Example 2.

그 결과, 본 발명의 아카란 황산 분해효소는 pH 6.5 내지 7.6 사이에서 효소 활성이 증가하였고 pH 7.2에서 최적의 효소 활성을 나타내었다(도 4). 최적의 반응 온도는 40 내지 50℃였으며 45℃에서 최적의 효소 활성을 보였고 50℃ 이상에서는 활성이 급격히 감소하여 60℃ 이상의 온도에서는 완전하게 활성이 억제되었다 (도 5).As a result, the acaran sulfate degrading enzyme of the present invention increased the enzyme activity between pH 6.5 and 7.6 and showed the optimum enzyme activity at pH 7.2 ( FIG. 4 ). The optimum reaction temperature was 40 to 50 ° C. and showed the optimum enzyme activity at 45 ° C., and activity was rapidly reduced at 50 ° C. or higher and completely inhibited at a temperature above 60 ° C. ( FIG. 5 ).

<3-3> 아카란 황산 분해효소 활성에 대한 2가 금속이온 및 아미노산 변형 시의 영향<3-3> Effect of Divalent Metal Ion and Amino Acid Modification on Acaran Sulfate Degrading Enzyme Activity

본 발명의 신규한 아카란 황산 분해효소의 효소 활성에 2가 양이온이 미치는 영향을 조사하기 위하여, 상기 효소에 다양한 2가 양이온을 최종 농도 50 내지 100μM로 첨가하여 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 효소 활성을 측정하였고 그 결과를 하기표 4에 나타내었다. 또한, 아미노산 변형 시약(amino acid modifying agent)이 본 발명의 아카란 황산 분해효소의 효소 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여,표 5에 나타낸 다양한 아미노산 변형시약을 효소에 첨가한 후 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 효소 활성을 측정하였으며, 그 결과를 하기표 5에 나타내었다.In order to investigate the effect of divalent cations on the enzymatic activity of the novel acaran sulfate degrading enzyme of the present invention, various divalent cations were added to the enzyme at a final concentration of 50 to 100 μM and enzymes were prepared in the same manner as in Example 2. Activity was measured and the results are shown in Table 4 below. In addition, in order to investigate the effect of the amino acid modifying agent (enzyme activity) of the acaran sulfate degrading enzyme of the present invention, after adding various amino acid modification reagents shown in Table 5 to the enzyme Example 2 and The enzyme activity was measured in the same manner, and the results are shown in Table 5 below.

아카란 황산 분해효소 활성에 대한 2가 금속 이온의 영향Effect of Divalent Metal Ion on Acaran Sulfate Dehydrogenase Activity 금속 이온Metal ions 잔여 활성(residual activity) (%)Residual activity (%) 아카란 황산 분해효소 IAcaran Sulfate I 아카란 황산 분해효소 IIAcaran Sulfate II 대조군Mg2+aNi2+aCa2+Zn2+Pb2+Co2+Mn2+Cu2+ Mg 2 + a Ni 2 + a Ca 2+ Zn 2+ Pb 2+ Co 2+ Mn 2+ Cu 2+ 100113 8 91 37 74 14 121 0 100113 8 91 37 74 14 121 0 100126 6 99 54 8 53 138 0 100126 6 99 54 8 53 138 0

a; 최종 농도 1 mMa; Final concentration 1 mM

상기표 4에 나타난 바와 같이, 효소의 활성은 Mg2+나 Mn2+를 첨가했을 때 모두 근소하게 증가한 반면 Cu2+와 Ni2+를 첨가하면 강력하게 저해되었다. 특별히ASL2는 Pb2+에 의해서도 강력하게 저해되었다.As shown in Table 4 , the activity of the enzyme slightly increased when Mg 2+ or Mn 2+ was added, whereas the addition of Cu 2+ and Ni 2+ was strongly inhibited. In particular, ASL2 was strongly inhibited by Pb 2+ .

아카란 황산 분해효소에 대한 아미노산 변형 시약의 영향Effect of Amino Acid Modification Reagents on Acaran Sulfase 시약reagent 잔여 활성(residual activity) (%)Residual activity (%) 아카란 황산 분해효소 IAcaran Sulfate I 아카란 황산 분해효소 IIAcaran Sulfate II 대조군PMSF파라옥손TPCKIAACARBDDTTMEaPCMSaTLCKa Control groupSFSFParaoxoneTPCKIAACARBDDTTME a PCMS a TLCK a 1007689968510073174173 0 0 1007689968510073174173 0 0 1009586991009989167184 0 0 1009586991009989167184 0 0

a; 최종 농도 0.05 mMa; Final concentration 0.05 mM

상기표 5에 나타난 바와 같이, 두 효소 모두 히스티딘과 시스테인기를 변형시키는 TLCK와 PCMS를 첨가했을 때 활성이 강력하게 저해되었지만, DDT나 ME와 같은 환원제에 의해서는 활성이 증가되었다.As shown in Table 5 , both enzymes were strongly inhibited by the addition of TLCK and PCMS modifying histidine and cysteine groups, but activity was increased by reducing agents such as DDT and ME.

<3-4> 아카란 항산 분해효소의 동역학 상수(kinetic constant) 결정<3-4> Kinetic Constant Determination of Acaran Antioxidase

본 발명의 두 아카란 황산 분해효소의 동역학 상수를 결정하기 위하여, 기질 농도를 200, 400, 600, 1,000, 2,000 및 3,000 ㎍으로 하여 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 40℃에서 효소활성의 시작 속도(initial rate)를 측정하여 결정하였다. 최적의 반응조건에서 서로 다른 기질 농도에서의 반응 속도를 계산하여 미카엘리스-멘텐 상수(Michaelis-Menten constant)를 결정하였다.In order to determine the kinetics constants of the two acaran sulfate degrading enzymes of the present invention, the substrate concentration was set to 200, 400, 600, 1,000, 2,000, and 3,000 μg. It was determined by measuring the initial rate. Michaelis-Menten constants were determined by calculating the reaction rates at different substrate concentrations under optimal reaction conditions.

그 결과, ASL1의 아카란 황산에 대한 Km과 Vmax 값은 각각 28.1 ㎍/㎖과 65.0 μmole/min/㎎이었고 ASL2에 대해서는 Km과 Vmax 값이 각각 42.4 ㎍/㎖과 107.6 μmole/min/㎎이었다. 헤파린과 헤파란 황산에 대한 ASL1의 Km과 Vmax 값은 각각 8.8 ㎍/㎖, 11.6 μmole/min/㎎ 및 7.5 ㎍/㎖, 14.3 μmole/min/㎎으로 계산되었으며, ASL2의 경우에는 각각 20.6 ㎍/㎖, 22.9 μmole/min/㎎ 및 16.4 ㎍/㎖, 31.3 μmole/min/㎎으로 계산되어 본 발명의 아카란 황산 분해효소의 아카란 황산에 대한 기질 특이성과 분해능이 매우 우수함을 확인하였다.As a result, the Km and Vmax values of ASL1 for acaran sulfate were 28.1 μg / ml and 65.0 μmole / min / mg, respectively, and for ASL2, the Km and Vmax values were 42.4 μg / ml and 107.6 μmole / min / mg, respectively. The Km and Vmax values of ASL1 for heparin and heparan sulfuric acid were calculated to be 8.8 μg / ml, 11.6 μmole / min / mg and 7.5 μg / ml and 14.3 μmole / min / mg, respectively, and 20.6 μg / ml for ASL2, respectively. Calculated as ㎖, 22.9 μmole / min / mg and 16.4 μg / ㎖, 31.3 μmole / min / mg it was confirmed that the substrate specificity and resolution of the acaran sulfate degrading enzyme of the present invention to acaran sulfate is very excellent.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 박테로이드 스테르코리스 HJ-15로부터 분리한 신규 아카란 황산 분해효소는 기질 특이성이 뛰어나고 안정적인 효소활성을 나타내어 아카란 황산 뿐만 아니라 헤파린, 헤파란 황산을 효과적으로 분해하므로 아카란 황산, 헤파린, 헤파란 황산 등의 올리고당 제조에 사용할 수 있으며, 염기성 섬유모세포 성장인자(basic fibroblast growth factor)와 결합하여 신생혈관생성을 저해하여 암세포의 전이를 억제하는 아카란 황산 올리고당의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the novel acaran sulfate degrading enzyme isolated from the bacteroid Stercoris HJ-15 of the present invention has excellent substrate specificity and shows stable enzyme activity, thus effectively decomposing not only acaran sulfate but also heparin and heparan sulfate. Acaran sulfate, heparin, heparan sulfate can be used to prepare oligosaccharides, such as a basic fibroblast growth factor (basic fibroblast growth factor) to produce an acaran sulfate oligosaccharide that inhibits neovascularization by inhibiting neovascularization It can be usefully used.

Claims (11)

박테로이드 스테르코리스(Bacteroides stercoris) HJ-15에서 분리한 GAG류 분해효소인 신규 아카란 황산 분해효소. Bacteroides stercoris A new acaran sulfate degrading enzyme, a GAG degrading enzyme isolated from HJ-15. 제 1항에 있어서, GAG류는 아카란 황산, 헤파린 및 헤파란 황산인 것을 특징으로 하는 신규 아카란 황산 분해효소.The novel acaran sulfate degrading enzyme according to claim 1, wherein the GAGs are acaran sulfate, heparin and heparan sulfate. 제 1항에 있어서, 아카란 황산을 특이적으로 분해하고 SDS-PAGE에서 분자량이 82,500 달톤인 것을 특징으로 하는 신규 아카란 황산 분해효소.The novel acaran sulfate enzyme according to claim 1, wherein the acaran sulfate is specifically decomposed and the molecular weight is 82,500 Daltons in SDS-PAGE. 제 3항에 있어서, 아카란 황산 분해효소의 효소 반응시 최적 pH는 7.0 내지 7.2이고, 최적 반응 온도는 42℃ 내지 45℃인 것을 특징으로 하는 신규 아카란 황산 분해효소.The new acaran sulfate enzyme according to claim 3, wherein the optimum pH of the acaran sulfate enzyme is 7.0 to 7.2, and the optimum reaction temperature is 42 ° C to 45 ° C. 제 3항에 있어서, Mg2+또는 Mn2+의 2가 양이온에 의해 효소 활성이 증가하고 Cu2+또는 Ni2+의 2가 양이온에 의해 효소 활성이 억제되는 것을 특징으로 하는 신규 아카란 황산 분해효소.4. The novel acaran sulfate of claim 3 wherein the enzyme activity is increased by a divalent cation of Mg 2+ or Mn 2+ and the enzyme activity is inhibited by a divalent cation of Cu 2+ or Ni 2+ . Degrading enzymes. 1) 박테로이드 스테르코리스를 적절한 배지에서 배양하는 단계;1) culturing the bacteroids stericis in a suitable medium; 2) 상기 배양된 균체를 회수하고 세포 추출액을 제조하는 단계;2) recovering the cultured cells and preparing a cell extract; 3) 상기 세포 추출액을 크로마토그래피로 정제하여 효소활성 분획을 얻는 단계;3) purifying the cell extract by chromatography to obtain an enzymatic activity fraction; 4) 상기 정제된 효소 활성 분획 중 아카란 황산을 기질 특이적으로 분해하는 분획 만을 얻는 단계; 및4) obtaining only a fraction that specifically degrades acaran sulfate in the purified enzyme active fraction; And 5) 단계 4의 분획을 크로마토그래피로 정제하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 제 1항의 신규 아카란 황산 분해효소의 제조방법.5) A method for preparing a novel acaran sulfate enzyme according to claim 1, characterized in that the step 4 is purified by chromatography. 제 6항에 있어서, 단계 3 및 단계 5의 크로마토그래피는 QAE-셀룰로즈(cellulose) 칼럼, DEAE-셀룰로즈 칼럼, CM-세파덱스(Sephadex) C-50 칼럼, 하이드록시애파타이트 울트로겔(hydroxyapatite ultrogel) 칼럼 및 SP-세파덱스 C-25 칼럼으로 구성된 군으로부터 선택되는 칼럼을 하나 또는 그 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 6, wherein the chromatography of steps 3 and 5 is performed by QAE-cellulose column, DEAE-cellulose column, CM-Sephadex C-50 column, hydroxyapatite ultrogel A) and at least one column selected from the group consisting of SP-Sephadex C-25 column. 제 6항에 있어서, 단계 5로부터 아카란 황산에 대한 분해 활성을 보이는 두 개의 용출 분획을 분리하는 것을 특징으로 하는 제조방법.7. A process according to claim 6, characterized in that from step 5 two elution fractions showing degradative activity for acaran sulfuric acid are separated. 제 6항에 있어서, 두 개의 용출 분획 중 첫 번째 분획의 번호는 91-99이고 두 번째 분획의 번호는 118-120인 것을 특징으로 하는 제조방법.7. A process according to claim 6 wherein the first fraction of the two eluting fractions is 91-99 and the second fraction is 118-120. 아카란 황산, 헤파린 및 헤파란 황산의 올리고당 제조에 사용하는 제 1항의 신규 아카란 황산 분해효소.The novel acaran sulfate degrading enzyme of claim 1 used for preparing oligosaccharides of acaran sulfate, heparin and heparan sulfate. 제 10항에 있어서, 염기성 섬유모세포 성장인자와 결합하여 신생혈관 형성을 저해하여 암세포 전이를 억제하는 아카란 황산 올리고당의 제조에 사용하는 것을 특징으로 하는 제 1항의 신규 아카란 황산 분해효소.11. The novel acaran sulfate degrading enzyme of claim 1, which is used for the preparation of acaran sulfate oligosaccharide that binds to basic fibroblast growth factor, inhibits neovascularization and inhibits cancer cell metastasis.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5567417A (en) * 1993-11-17 1996-10-22 Massachusetts Institute Of Technology Method for inhibiting angiogenesis using heparinase
KR100257168B1 (en) * 1997-03-15 2000-05-15 김영식 Bacteroides sp. hj-15

Patent Citations (2)

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Non-Patent Citations (4)

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Title
Bacteroides stercoris HJ-15에서 분리한 헤파린, 황산 헤파란 및 황산 아카란 분해효소 (대한약학회 추계학술대회 1999) *
Bacteroides stercoris HJ-15에서 정제과정을 통해 51만 달톤의 황산 아카란 분해활성을 갖는 효소를 확인(대한약학회 학술대회 1998.) *
Bacteroides stercoris HJ-15에서 정제한 GAG류 분해활성을 갖는 항산 아카란 및 헤파린 분해효소(Arch Pharm Res 1998 Oct;21(5):576-80 ) *
HJ-15에서 분리한 헤파린 분해효소 및 정제방법(Glycobiology 1998 Sep;8(9):869-77) *

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