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JP6033621B2 - Oligosaccharide synthase and method for producing β-1,2-mannobiose and its derivatives - Google Patents

Oligosaccharide synthase and method for producing β-1,2-mannobiose and its derivatives Download PDF

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JP6033621B2
JP6033621B2 JP2012203891A JP2012203891A JP6033621B2 JP 6033621 B2 JP6033621 B2 JP 6033621B2 JP 2012203891 A JP2012203891 A JP 2012203891A JP 2012203891 A JP2012203891 A JP 2012203891A JP 6033621 B2 JP6033621 B2 JP 6033621B2
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高則 仁平
高則 仁平
絵里香 鈴木
絵里香 鈴木
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Description

本発明は、新規に発見したオリゴ糖合成酵素β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼ並びに前記酵素が触媒するオリゴ糖合成反応を用いた、病原菌のO抗原のコア骨格であるβ−1,2−マンノビオース及びその誘導体の製造方法に関する。   The present invention relates to β-1,2, which is a core skeleton of O antigen of pathogenic bacteria, using a newly discovered oligosaccharide synthase β-1,2-mannobiose phosphorylase and an oligosaccharide synthesis reaction catalyzed by the enzyme. -It relates to a method for producing mannobiose and its derivatives.

糖タンパク質が有する糖鎖の生体認識(細胞接着・抗原抗体反応・情報伝達・ウイルス感染など)への重要性については近年注目が集まるところである。糖鎖は、核酸、タンパク質に次ぐ第三の鎖といわれ、近年急速にその機能解明が進められている。さらに、糖鎖工学及び糖鎖再生医療研究分野での生体内糖鎖認識性の解明が急がれている。   In recent years, attention has been focused on the importance of sugar chains of glycoproteins for biological recognition (cell adhesion, antigen-antibody reaction, information transmission, virus infection, etc.). Sugar chains are said to be the third chain after nucleic acids and proteins, and their functions have been elucidated rapidly in recent years. Furthermore, there is an urgent need to elucidate in vivo sugar chain recognition in the sugar chain engineering and sugar chain regenerative medicine research fields.

しかし、生体内での発現量が微量な糖鎖試料の調製は現在有機合成法に頼らざるを得ず、その困難さが糖鎖工学研究分野や糖鎖再生医療の進展を妨げている。例えば、肺炎やカンジダ症などの日和見感染症を引き起こす病原菌のO抗原のコア骨格であるβ−1,2−マンノオリゴ糖は、従来は、有機合成法による煩雑な多段階反応で製造されており(非特許文献1)、効率的な大量調製が困難であるため、非常に高額であるという問題点があった。そのため、生体認識性分子素子である糖鎖の簡便な製造法の確立は急務となっている。   However, preparation of a sugar chain sample with a very small amount of expression in a living body has to rely on an organic synthesis method at present, and this difficulty has hindered progress in the field of sugar chain engineering research and sugar chain regenerative medicine. For example, β-1,2-mannooligosaccharide, which is the core skeleton of the O antigen of pathogenic bacteria that cause opportunistic infections such as pneumonia and candidiasis, has been conventionally produced by a complicated multi-step reaction by an organic synthesis method ( Non-Patent Document 1), there is a problem that it is very expensive because efficient large-scale preparation is difficult. Therefore, establishment of a simple method for producing a sugar chain that is a biorecognizable molecular element is urgently needed.

Dromer,F.ら、Antimicrobial Agents and Chemotherapy 46(12):3869−3876(2002)Dromer, F.M. Et al, Antimicrobial Agents and Chemotherapy 46 (12): 3869-3876 (2002).

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、効率的に肺炎やカンジダ症などの日和見感染症を引き起こす病原菌のO側鎖多糖(O抗原)のコア骨格であるβ−1,2−マンノビオース及びその誘導体を製造することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides β-1,2-mannobiose, which is a core skeleton of O side chain polysaccharide (O antigen) of pathogenic bacteria that efficiently cause opportunistic infections such as pneumonia and candidiasis, and derivatives thereof. It aims to manufacture.

上記課題を達成するため鋭意検討した結果、新規に発見したβ−1,2−マンノビオースホスホリラーゼが触媒するオリゴ糖合成反応を用いて、病原菌のO抗原のコア骨格であるβ−1,2−マンノビオース及びその誘導体をワンステップで製造することができ、反応系のスケールアップによる大量調製も可能であることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of earnest studies to achieve the above-mentioned problems, β-1,2, which is the core skeleton of the O antigen of pathogenic bacteria, using an oligosaccharide synthesis reaction catalyzed by newly discovered β-1,2-mannobiose phosphorylase. -Mannobiose and its derivatives can be produced in one step, and it has been found that mass production by scaling up the reaction system is possible, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の酵素学的性質を有するオリゴ糖合成酵素β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを用いるものである。
a)作用
α−D−マンノース1−リン酸と、D−マンノース、D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース、D−フルクトース又はD−アルトロースとに作用して、β−1,2−マンノビオース、D−マンノシル−β−1,4−D−アラビノース、D−マンノシル−β−1,2−D−リキソース、D−マンノシル−β−1,3−D−アロース、D−マンノシル−β−1,3−D−リボース、D−マンノシル−β−1,3−L−ラムノース、D−マンノシル−β−1,5−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,1−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,2−D−アルトロース又はD−マンノシル−β−1,4−D−アルトロースを生成する;
b)基質特異性
α−D−マンノース1−リン酸と、D−マンノース、D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース、D−フルクトース又はD−アルトロースとに作用する;
c)至適pH
30℃の条件下で、pH6.0;
d)温度安定性
pH6.0の条件下で、50℃まで安定;
e)pH安定性
4℃、24時間の条件下で、pH5.5−9.0で安定。
That is, the present invention uses oligosaccharide synthase β-1,2-mannobiose phosphorylase having the following enzymatic properties .
a) Action It acts on α-D-mannose 1-phosphate and D-mannose, D-arabinose, D-lyxose, D-allose, D-ribose, L-rhamnose, D-fructose or D-altrose. Β-1,2-mannobiose, D-mannosyl-β-1,4-D-arabinose, D-mannosyl-β-1,2-D-lyxose, D-mannosyl-β-1,3-D- Allose, D-mannosyl-β-1,3-D-ribose, D-mannosyl-β-1,3-L-rhamnose, D-mannosyl-β-1,5-D-fructose, D-mannosyl-β- Producing 1,1-D-fructose, D-mannosyl-β-1,2-D-altrose or D-mannosyl-β-1,4-D-altrose;
b) Substrate specificity To α-D-mannose 1-phosphate and D-mannose, D-arabinose, D-lyxose, D-allose, D-ribose, L-rhamnose, D-fructose or D-altrose Act;
c) Optimum pH
PH 30 at 30 ° C .;
d) Temperature stability Stable up to 50 ° C. under the condition of pH 6.0;
e) pH stability Stable at pH 5.5-9.0 under conditions of 4 ° C. and 24 hours.

そして、本発明のβ−1,2−マンノビオース及びその誘導体の製造方法は、α−D−マンノース1−リン酸と、D−マンノース、D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース、D−フルクトース又はD−アルトロースと、前記オリゴ糖合成酵素β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼとを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うステップと、β−1,2−マンノビオース、D−マンノシル−β−1,4−D−アラビノース、D−マンノシル−β−1,2−D−リキソース、D−マンノシル−β−1,3−D−アロース、D−マンノシル−β−1,3−D−リボース、D−マンノシル−β−1,3−L−ラムノース、D−マンノシル−β−1,5−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,1−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,2−D−アルトロース又はD−マンノシル−β−1,4−D−アルトロースを回収するステップを含むことを特徴とする And the manufacturing method of (beta) -1,2-mannobiose of this invention and its derivative is (alpha) -D-mannose 1-phosphate, D-mannose, D-arabinose, D-lyxose, D-allose, D-ribose. Performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing L-rhamnose, D-fructose or D-altrose and the oligosaccharide synthase β-1,2-mannobiose phosphorylase; -Mannobiose, D-mannosyl-β-1,4-D-arabinose, D-mannosyl-β-1,2-D-lyxose, D-mannosyl-β-1,3-D-allose, D-mannosyl-β -1,3-D-ribose, D-mannosyl-β-1,3-L-rhamnose, D-mannosyl-β-1,5-D-fructose, D-mannosyl-β-1,1-D-fur It comprises the step of recovering fructose, D-mannosyl-β-1,2-D-altrose or D-mannosyl-β-1,4-D-altrose .

また、前記β−1,2−マンノビオース及びその誘導体の製造方法は、前記溶液が、pH5.0〜7.0であることを特徴とする。   In addition, the method for producing the β-1,2-mannobiose and derivatives thereof is characterized in that the solution has a pH of 5.0 to 7.0.

本発明によれば、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼが触媒するオリゴ糖合成反応により、α−D−マンノース1−リン酸と、8種類の単糖類(D−マンノース、D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース、D−フルクトース又はD−アルトロース)を出発材料として、β−1,2−マンノビオース及びその誘導体をワンステップで簡便に製造することができる。   According to the present invention, α-D-mannose 1-phosphate and eight types of monosaccharides (D-mannose, D-arabinose, etc.) are synthesized by an oligosaccharide synthesis reaction catalyzed by β-1,2-mannobiose phosphorylase. D-lyxose, D-allose, D-ribose, L-rhamnose, D-fructose or D-altrose) can be used as a starting material to easily produce β-1,2-mannobiose and its derivatives in one step. it can.

本発明の方法によれば、加リン酸分解反応の逆反応であるオリゴ糖合成反応により、β−1,2−マンノビオース及びその誘導体を簡便に製造できる。   According to the method of the present invention, β-1,2-mannobiose and its derivatives can be easily produced by an oligosaccharide synthesis reaction which is the reverse reaction of the phosphorolysis reaction.

具体的には、α−D−マンノース1−リン酸と、D−マンノースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、β−1,2−マンノビオースを製造することができる。   Specifically, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, D-mannose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, β-1,2 -Mannobiose can be produced.

Figure 0006033621
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また、α−D−マンノース1−リン酸と、D−アラビノースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、D−マンノシル−β−1,4−D−アラビノースを製造することができる。   Moreover, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, D-arabinose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, D-mannosyl-β-1, 4-D-arabinose can be produced.

また、α−D−マンノース1−リン酸と、D−リキソースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、D−マンノシル−β−1,2−D−リキソースを製造することができる。   In addition, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, D-lyxose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, D-mannosyl-β-1, 2-D-lyxose can be produced.

また、α−D−マンノース1−リン酸と、D−アロースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、D−マンノシル−β−1,3−D−アロースを製造することができる。   In addition, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, D-allose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, D-mannosyl-β-1, 3-D-allose can be produced.

また、α−D−マンノース1−リン酸と、D−リボースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、D−マンノシル−β−1,3−D−リボースを製造することができる。   In addition, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, D-ribose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, D-mannosyl-β-1, 3-D-ribose can be produced.

また、α−D−マンノース1−リン酸と、L−ラムノースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、D−マンノシル−β−1,3−L−ラムノースを製造することができる。   In addition, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, L-rhamnose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, D-mannosyl-β-1, 3-L-rhamnose can be produced.

また、α−D−マンノース1−リン酸と、D−フルクトースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、D−マンノシル−β−1,5−D−フルクトース及びD−マンノシル−β−1,1−D−フルクトースを製造することができる。   Further, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, D-fructose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, D-mannosyl-β-1, 5-D-fructose and D-mannosyl-β-1,1-D-fructose can be produced.

また、α−D−マンノース1−リン酸と、D−アルトロースと、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うことにより、D−マンノシル−β−1,2−D−アルトロース及びD−マンノシル−β−1,4−D−アルトロースを製造することができる。   In addition, by performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing α-D-mannose 1-phosphate, D-altrose, and β-1,2-mannobiose phosphorylase, D-mannosyl-β-1 , 2-D-altrose and D-mannosyl-β-1,4-D-altrose can be produced.

反応液中でのβ−1,2−マンノビオースホスホリラーゼの濃度は特に限定されないが、0.086〜172μM、好ましくは、0.43〜86μMで使用することができる。   The concentration of β-1,2-mannobiose phosphorylase in the reaction solution is not particularly limited, but can be 0.086 to 172 μM, preferably 0.43 to 86 μM.

β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼの30℃における至適pHは6.0付近であることから、前記溶液は、pH5.0〜7.0であることが好ましく、特にpH6.0が好ましい。前記溶液としては、特に限定されるものではないが、モルホリノエタンスルホン酸−水酸化ナトリウム(MES−NaOH)緩衝液が好適である。   Since the optimum pH of β-1,2-mannobiose phosphorylase at 30 ° C. is around 6.0, the solution preferably has a pH of 5.0 to 7.0, particularly preferably 6.0. . The solution is not particularly limited, but a morpholinoethanesulfonic acid-sodium hydroxide (MES-NaOH) buffer is suitable.

また、β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼのpH6.0における温度安定性は50℃までであることから、オリゴ糖合成反応は25〜50℃で行うことが好ましく、特に、30℃が好ましい。   Moreover, since the temperature stability of β-1,2-mannobiose phosphorylase at pH 6.0 is up to 50 ° C., the oligosaccharide synthesis reaction is preferably carried out at 25 to 50 ° C., particularly preferably 30 ° C. .

また、反応時間は、特に限定されるものではないが、1〜100時間が好ましく、特に、24時間が好ましい。   The reaction time is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 hours, and particularly preferably 24 hours.

上記オリゴ糖合成反応により製造されたβ−1,2−マンノビオース及びその誘導体は、カラムクロマトグラフィーや結晶化等の公知の方法により単離することが可能であるが、高速液体クロマトグラフィーが好適である。   Β-1,2-mannobiose and its derivatives produced by the above oligosaccharide synthesis reaction can be isolated by known methods such as column chromatography and crystallization, but high-performance liquid chromatography is preferred. is there.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

次に、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by these.

リステリア・イノキュアのゲノム情報を基に、Lin0857遺伝子に対するフォーワードプライマー(配列番号3)及びリバースプライマー(配列番号4)を設計し、合成した。Lin0857遺伝子の塩基配列を配列番号2に、またこの塩基配列にコードされているアミノ酸配列を配列番号1に示す。   Based on the genomic information of Listeria innocure, a forward primer (SEQ ID NO: 3) and a reverse primer (SEQ ID NO: 4) for the Lin0857 gene were designed and synthesized. The base sequence of the Lin0857 gene is shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence encoded by this base sequence is shown in SEQ ID NO: 1.

リステリア・イノキュアのゲノムDNAを鋳型とし、上記のプライマー及びKOD plus polymerase(TOYOBO社製)を用い、95℃に2分間保持したのち、95℃で30秒間、58℃で30秒間、68℃で1分30秒間のサイクルを45回繰り返してPCR反応を行い、最後に68℃に5分間保持した。その結果、1084bpの増幅断片が得られた。このPCRで増幅されるDNA断片は、5’末端にNdeIサイトを、3’末端にXhoIサイトをそれぞれ有するLin0857をコードするDNAである。   Using Listeria inocure genomic DNA as a template, using the above primer and KOD plus polymerase (manufactured by TOYOBO), holding at 95 ° C. for 2 minutes, followed by 95 ° C. for 30 seconds, 58 ° C. for 30 seconds, 68 ° C. for 1 minute A PCR reaction was performed by repeating a cycle of 30 minutes for 45 seconds 45 times, and finally held at 68 ° C. for 5 minutes. As a result, an amplified fragment of 1084 bp was obtained. The DNA fragment amplified by this PCR is DNA encoding Lin0857 having an NdeI site at the 5 'end and an XhoI site at the 3' end.

得られた増幅断片を制限酵素NdeI及びXhoIで消化後、同様に処理した市販の遺伝子発現用プラスミドpET−24a(ノバジェン社製)に高効率ライゲーション試薬Ligation high(TOYOBO社製)を用いて連結した。さらに、ライゲーション反応液を用いて大腸菌コンピテントセルDH5α(TOYOBO製)を形質転換し、C末端に6残基のヒスチジンからなるHisタグが付加されたLin0857をコードするDNAを含む発現ベクターpET−24aを回収した。   The obtained amplified fragment was digested with restriction enzymes NdeI and XhoI, and then ligated to a commercially treated plasmid for gene expression pET-24a (manufactured by Novagen) using a highly efficient ligation reagent Ligation high (manufactured by TOYOBO). . Furthermore, an Escherichia coli competent cell DH5α (manufactured by TOYOBO) was transformed with the ligation reaction solution, and an expression vector pET-24a containing DNA encoding Lin0857 to which a His tag consisting of 6-residue histidine was added at the C-terminus. Was recovered.

この発現ベクターpET−24aを用いて、大腸菌BL21(DE3)をHanahanらの方法(J.Mol.Biol.、1983年、第166巻、第557−580頁)に従って形質転換した。形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを含むLB培地200mLに植菌し、IPTG濃度を0.1mMとして誘導培養を18℃で24時間行った。培養液から遠心分離で回収した菌体を10mLの500mM塩化ナトリウム及び10%グリセロールを含む20mM HEPES−NaOH緩衝液pH7.5に懸濁し、超音波処理により破砕した後、遠心分離後によって粗酵素液を得た。組換えタンパク質の精製は、Hisタグタンパク質精製用カラムHisTrapFF(GEヘルスケア社製)を用いたカラムクロマトグラフィーにより行った。得られた精製酵素溶液を、10mM HEPES−NaOH緩衝液pH7.0に対して透析を行い、遠心式フィルターユニットアミコンウルトラ−15(ミリポア社製)を用いた限外濾過によって4mLに濃縮することで、精製酵素標品を調製した。   Using this expression vector pET-24a, E. coli BL21 (DE3) was transformed according to the method of Hanahan et al. (J. Mol. Biol., 1983, 166, 557-580). The transformant was inoculated into 200 mL of LB medium containing 50 μg / mL kanamycin, and induced culture was performed at 18 ° C. for 24 hours with an IPTG concentration of 0.1 mM. The cells recovered from the culture solution by centrifugation are suspended in 10 mL of 20 mM HEPES-NaOH buffer pH 7.5 containing 500 mM sodium chloride and 10% glycerol, disrupted by sonication, and then centrifuged to obtain a crude enzyme solution. Got. The recombinant protein was purified by column chromatography using a His tag protein purification column HisTrapFF (manufactured by GE Healthcare). The obtained purified enzyme solution was dialyzed against 10 mM HEPES-NaOH buffer pH 7.0, and concentrated to 4 mL by ultrafiltration using a centrifugal filter unit Amicon Ultra-15 (Millipore). A purified enzyme preparation was prepared.

得られた精製酵素標品を用い、以下に示す方法によって本タンパク質を新規酵素β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼと同定し、β−1,2−マンノビオース及び9種類のβ−1,2−マンノビオース誘導体を生成した。   Using the obtained purified enzyme preparation, this protein was identified as a novel enzyme β-1,2-mannobiose phosphorylase by the following method, and β-1,2-mannobiose and nine types of β-1,2 were identified. -Mannobiose derivatives were produced.

50mMのα−D−マンノース1−リン酸(糖供与体)、50mMのD−マンノース(糖受容体)、0.43μMの精製酵素を含む40mM MES−NaOH緩衝液(pH6.0)1ml中で酵素反応を30℃、24時間行った。反応液をアンバーライトMB3(オルガノ社製)で脱塩後、TSKgel Amide−80カラム(TOSOH社製)による70%アセトニトリルを溶媒とした高速液体クロマトグラフィーにより、二糖画分を単離した。精製後の収量は2mgであった。生成物をNMRにより分析したところ、β−1,2−マンノビオース(下記式(1))であることを確認した。   In 1 ml of 40 mM MES-NaOH buffer (pH 6.0) containing 50 mM α-D-mannose 1-phosphate (sugar donor), 50 mM D-mannose (sugar acceptor), 0.43 μM purified enzyme The enzyme reaction was performed at 30 ° C. for 24 hours. The reaction solution was desalted with Amberlite MB3 (manufactured by Organo), and the disaccharide fraction was isolated by high performance liquid chromatography using 70% acetonitrile as a solvent on a TSKgel Amide-80 column (manufactured by TOSOH). The yield after purification was 2 mg. When the product was analyzed by NMR, it was confirmed that it was β-1,2-mannobiose (the following formula (1)).

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50mMのα−D−マンノース1−リン酸(糖供与体)、50mMの各糖受容体(5種類:D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース)、86μMの精製酵素を含む40mM MES−NaOH緩衝液(pH6.0)1ml中で酵素反応を30℃、24時間行った。各反応液をアンバーライトMB3で脱塩後、TSKgel Amide−80カラムによる75%アセトニトリルを溶媒とした高速液体クロマトグラフィーにより、二糖画分を単離し、各生成物をNMRにより分析した結果、D−マンノシル−β−1,4−D−アラビノース(下記式(2))、D−マンノシル−β−1,2−D−リキソース(下記式(3))、D−マンノシル−β−1,3−D−アロース(下記式(4))、D−マンノシル−β−1,3−D−リボース(下記式(5))、D−マンノシル−β−1,3−L−ラムノース(下記式(6))であることを確認した。精製後の収量はそれぞれ1mg、1mg、1mg、3mg、1mgであった。   50 mM α-D-mannose 1-phosphate (sugar donor), 50 mM sugar acceptors (5 types: D-arabinose, D-lyxose, D-allose, D-ribose, L-rhamnose), 86 μM The enzyme reaction was performed at 30 ° C. for 24 hours in 1 ml of 40 mM MES-NaOH buffer (pH 6.0) containing the purified enzyme. Each reaction solution was desalted with Amberlite MB3, and then a disaccharide fraction was isolated by high performance liquid chromatography using 75% acetonitrile as a solvent on a TSKgel Amide-80 column, and each product was analyzed by NMR. -Mannosyl-β-1,4-D-arabinose (the following formula (2)), D-mannosyl-β-1,2-D-lyxose (the following formula (3)), D-mannosyl-β-1,3 -D-allose (the following formula (4)), D-mannosyl-β-1,3-D-ribose (the following formula (5)), D-mannosyl-β-1,3-L-rhamnose (the following formula ( 6)). Yields after purification were 1 mg, 1 mg, 1 mg, 3 mg and 1 mg, respectively.

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50mMのα−D−マンノース1−リン酸(糖供与体)、50mMのD−フルクトース(糖受容体)、86μMの精製酵素を含む40mM MES−NaOH緩衝液(pH6.0)1ml中で酵素反応を30℃、24時間行った。実施例2と同様、各反応液から二糖画分(2mg)を単離し、生成物をNMRにより分析した。その結果、フルクトースを糖受容体とし、上記の条件で反応した際の生成物はD−マンノシル−β−1,5−D−フルクトース(下記式(7))とD−マンノシル−β−1,1−D−フルクトース(下記式(8))の混合物であることを確認した。同混合物は、ショウデックスアサヒパック NH2P−50 4Eカラムによる80%アセトニトリルを溶媒とした高速液体クロマトグラフィーにより分離可能であった。   Enzymatic reaction in 1 ml of 40 mM MES-NaOH buffer (pH 6.0) containing 50 mM α-D-mannose 1-phosphate (sugar donor), 50 mM D-fructose (sugar acceptor), 86 μM of purified enzyme Was performed at 30 ° C. for 24 hours. In the same manner as in Example 2, a disaccharide fraction (2 mg) was isolated from each reaction solution, and the product was analyzed by NMR. As a result, when fructose was used as a sugar acceptor and the reaction was performed under the above conditions, the products were D-mannosyl-β-1,5-D-fructose (the following formula (7)) and D-mannosyl-β-1, It confirmed that it was a mixture of 1-D-fructose (following formula (8)). The mixture was separable by high performance liquid chromatography using 80% acetonitrile as a solvent on a Shodex Asahi Pack NH2P-50 4E column.

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50mMのα−D−マンノース1−リン酸(糖供与体)、50mMのD−フルクトース(糖受容体)、2.9μMの精製酵素を含む40mM MES−NaOH緩衝液(pH6.0)1ml中で酵素反応を30℃、24時間行った。反応液をアンバーライトMB3で脱塩後、ショウデックスアサヒパック NH2P−50 4Eカラムによる80%アセトニトリルを溶媒とした高速液体クロマトグラフィーにより、二糖画分(1mg)を単離し、生成物をNMRにより分析した結果、上記の条件で反応した際の生成物はD−マンノシル−β−1,5−D−フルクトース(下記式(7))のみであることを確認した。   In 1 ml of 40 mM MES-NaOH buffer (pH 6.0) containing 50 mM α-D-mannose 1-phosphate (sugar donor), 50 mM D-fructose (sugar acceptor), and 2.9 μM of purified enzyme The enzyme reaction was performed at 30 ° C. for 24 hours. After desalting the reaction solution with Amberlite MB3, the disaccharide fraction (1 mg) was isolated by high-performance liquid chromatography using 80% acetonitrile as a solvent on a Shodex Asahi Pack NH2P-50 4E column, and the product was analyzed by NMR. As a result of analysis, it was confirmed that the product when reacted under the above conditions was only D-mannosyl-β-1,5-D-fructose (the following formula (7)).

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50mMα−D−マンノース1−リン酸(糖供与体)、50mMのD−アルトロース(糖受容体)、86μMの精製酵素を含む40mM MES−NaOH緩衝液(pH6.0)1ml中で酵素反応を30℃、4時間行った。実施例2と同様、各反応液から二糖画分(3mg)を単離し、生成物をNMRにより分析した結果、二糖画分の主成分はD−マンノシル−β−1,2−D−アルトロース(下記式(9))であり、マイナー成分として少なくともD−マンノシル−β−1,4−D−アルトロース(下記式(10))が混入していることを確認した。   The enzyme reaction was carried out in 1 ml of 40 mM MES-NaOH buffer (pH 6.0) containing 50 mM α-D-mannose 1-phosphate (sugar donor), 50 mM D-altrose (sugar acceptor) and 86 μM of purified enzyme. This was performed at 30 ° C. for 4 hours. As in Example 2, the disaccharide fraction (3 mg) was isolated from each reaction solution, and the product was analyzed by NMR. As a result, the main component of the disaccharide fraction was D-mannosyl-β-1,2-D-. It was altrose (the following formula (9)), and it was confirmed that at least D-mannosyl-β-1,4-D-altrose (the following formula (10)) was mixed as a minor component.

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25mM MES−NaOH緩衝液(pH6.0)中、2mMのα−D−マンノース1−リン酸及びD−マンノースを用いて、合成反応時に生成するリン酸をモリブデンブルー法(J.Biol.Chem.1946、162、421−428)により定量した。上記条件下に毎分1μモルのリン酸を生成する活性を1ユニットと定義した。その結果、D−マンノースを糖受容体としたときの活性は6.1ユニット/mgであった。   Using 2 mM α-D-mannose 1-phosphate and D-mannose in 25 mM MES-NaOH buffer (pH 6.0), the phosphoric acid produced during the synthesis reaction was converted to the molybdenum blue method (J. Biol. Chem. 1946, 162, 421-428). The activity to produce 1 μmol of phosphoric acid per minute under the above conditions was defined as 1 unit. As a result, the activity when D-mannose was used as a sugar receptor was 6.1 units / mg.

β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼの30℃における至適pHは6.0付近であり(図1A)、安定pH範囲は4℃及び24時間の条件下でpH5.5−9.0であった(図1B)。本酵素のpH6.0における安定性は50℃までであった(図1C)。   The optimum pH of β-1,2-mannobiose phosphorylase at 30 ° C. is around 6.0 (FIG. 1A), and the stable pH range is 5.5 to 9.0 at 4 ° C. and 24 hours. (FIG. 1B). The stability of the enzyme at pH 6.0 was up to 50 ° C. (FIG. 1C).

以上のように本発明は、糖鎖工学研究分野や糖鎖医療産業界で利用できる。   As described above, the present invention can be used in the sugar chain engineering research field and the sugar chain medical industry.

実施例1で調製したβ−1,2−マンノビオースホスホリラーゼの至適pHを示した図である。FIG. 2 is a view showing the optimum pH of β-1,2-mannobiose phosphorylase prepared in Example 1. 実施例1で調製したβ−1,2−マンノビオースホスホリラーゼのpH安定性を示した図である。FIG. 2 is a view showing the pH stability of β-1,2-mannobiose phosphorylase prepared in Example 1. 実施例1で調製したβ−1,2−マンノビオースホスホリラーゼの温度安定性を示した図である。FIG. 3 is a graph showing the temperature stability of β-1,2-mannobiose phosphorylase prepared in Example 1.

Claims (2)

α−D−マンノース1−リン酸と、D−マンノース、D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース、D−フルクトース又はD−アルトロースと、以下の酵素学的性質を有するオリゴ糖合成酵素β−1,2−マンノビオースホスホリラーゼとを含む溶液中でオリゴ糖合成反応を行うステップと、β−1,2−マンノビオース、D−マンノシル−β−1,4−D−アラビノース、D−マンノシル−β−1,2−D−リキソース、D−マンノシル−β−1,3−D−アロース、D−マンノシル−β−1,3−D−リボース、D−マンノシル−β−1,3−L−ラムノース、D−マンノシル−β−1,5−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,1−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,2−D−アルトロース又はD−マンノシル−β−1,4−D−アルトロースを回収するステップを含むことを特徴とするβ−1,2−マンノビオース及びその誘導体の製造方法
a)作用
α−D−マンノース1−リン酸と、D−マンノース、D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース、D−フルクトース又はD−アルトロースとに作用して、β−1,2−マンノビオース、D−マンノシル−β−1,4−D−アラビノース、D−マンノシル−β−1,2−D−リキソース、D−マンノシル−β−1,3−D−アロース、D−マンノシル−β−1,3−D−リボース、D−マンノシル−β−1,3−L−ラムノース、D−マンノシル−β−1,5−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,1−D−フルクトース、D−マンノシル−β−1,2−D−アルトロース又はD−マンノシル−β−1,4−D−アルトロースを生成する;
b)基質特異性
α−D−マンノース1−リン酸と、D−マンノース、D−アラビノース、D−リキソース、D−アロース、D−リボース、L−ラムノース、D−フルクトース又はD−アルトロースとに作用する;
c)至適pH
30℃の条件下で、pH6.0;
d)温度安定性
pH6.0の条件下で、50℃まで安定;
e)pH安定性
4℃、24時間の条件下で、pH5.5−9.0で安定。
α-D-mannose 1-phosphate, D-mannose, D-arabinose, D-lyxose, D-allose, D-ribose, L-rhamnose, D-fructose or D-altrose and the following enzymatic A step of performing an oligosaccharide synthesis reaction in a solution containing an oligosaccharide synthase β-1,2-mannobiose phosphorylase having properties , β-1,2-mannobiose, D-mannosyl-β-1,4- D-arabinose, D-mannosyl-β-1,2-D-lyxose, D-mannosyl-β-1,3-D-allose, D-mannosyl-β-1,3-D-ribose, D-mannosyl- β-1,3-L-rhamnose, D-mannosyl-β-1,5-D-fructose, D-mannosyl-β-1,1-D-fructose, D-mannosyl-β-1,2-D- Alto A method for producing β-1,2-mannobiose and derivatives thereof, comprising a step of recovering sucrose or D-mannosyl-β-1,4-D-altrose :
a) Action
acting on α-D-mannose 1-phosphate and D-mannose, D-arabinose, D-lyxose, D-allose, D-ribose, L-rhamnose, D-fructose or D-altrose; -1,2-mannobiose, D-mannosyl-β-1,4-D-arabinose, D-mannosyl-β-1,2-D-lyxose, D-mannosyl-β-1,3-D-allose, D -Mannosyl-β-1,3-D-ribose, D-mannosyl-β-1,3-L-rhamnose, D-mannosyl-β-1,5-D-fructose, D-mannosyl-β-1,1 Producing D-fructose, D-mannosyl-β-1,2-D-altrose or D-mannosyl-β-1,4-D-altrose;
b) Substrate specificity
acts on α-D-mannose 1-phosphate and D-mannose, D-arabinose, D-lyxose, D-allose, D-ribose, L-rhamnose, D-fructose or D-altrose;
c) Optimum pH
PH 30 at 30 ° C .;
d) Temperature stability
stable to 50 ° C. under pH 6.0 conditions;
e) pH stability
Stable at pH 5.5-9.0 under conditions of 4 ° C. and 24 hours.
前記溶液は、pH5.0〜7.0であることを特徴とする請求項に記載のβ−1,2−マンノビオース及びその誘導体の製造方法。 The solution, beta-1,2-mannobiose and a manufacturing method of a derivative according to claim 1, characterized in that the pH 5.0-7.0.
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