JP2960804B2 - Glucose transferase - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はグルコース転移酵素に関
するものであり、詳しくは、糖脂質の生合成上重要とさ
れるグルコース転移酵素に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glucose transferase, and more particularly, to a glucose transferase which is important for glycolipid biosynthesis.
【0002】[0002]
【従来の技術】細胞膜に存在する酵素は、その基質、及
び生成物が水溶性物質だけでなく、水に不溶の脂質成分
も反応にあずかることができ、その膜は生体の複合脂質
の生合成の場となっている。また、膜酵素は同じ脂質2
重層の中に存在する場合、一つの酵素の反応生成物が直
ちに他の酵素の基質となり、一連の酵素系による連続反
応の効率を高めている。2. Description of the Related Art Enzymes present in cell membranes can react not only with water-soluble substances, but also with water-insoluble lipid components, as their substrates and products. It has become a place of. In addition, the membrane enzyme is the same lipid 2
When present in the overlay, the reaction product of one enzyme immediately becomes a substrate for another enzyme, increasing the efficiency of a continuous reaction by a series of enzyme systems.
【0003】連続反応により合成される糖脂質の中に
は、有機合成反応ではその合成が困難な化合物が多い。
生体膜の構成成分であり、膜蛋白質の機能、さらに細胞
の機能にとって重要な役割を持つ一連の糖脂質の生合成
では、1つの糖転移酵素がただ1種類の糖転移反応しか
触媒しないので、糖鎖を合成するためには構成単糖の数
だけの酵素反応が行われなければならない。これらの糖
転移酵素は転移される単糖のヌクレオチド誘導体を基質
とする。糖ヌクレオチドはヌクレオチド3燐酸と糖燐酸
からピロホスホリラーゼにより合成され、糖転移反応の
結果生じたヌクレオチド2燐酸はATPを消費して、ヌ
クレオチド3燐酸へと再生される。[0003] Among glycolipids synthesized by a continuous reaction, there are many compounds which are difficult to synthesize by an organic synthesis reaction.
In the biosynthesis of a series of glycolipids, which are components of biological membranes and play an important role in the function of membrane proteins and also in the function of cells, one glycosyltransferase has only one type of glycosyltransfer reaction. does not catalytic, enzymatic reaction by the number of configuration monosaccharide to synthesize a sugar chain must be made. These glycosyltransferases use a nucleotide derivative of the monosaccharide to be transferred as a substrate. The sugar nucleotide is synthesized from nucleotide 3 phosphate and sugar phosphate by pyrophosphorylase, and the nucleotide 2 phosphate generated as a result of the glycosyltransfer reaction consumes ATP and is regenerated to nucleotide 3 phosphate.
【0004】このような複雑に存在する膜酵素の中に
は、グルコシルセラミドを合成するグルコース転移酵素
の存在が知られており、このグルコース転移酵素は上記
生理機能をもった糖脂質の生合成の第一段階である反応
を司る重要な酵素と考えられている。[0004] Among such complex membrane enzymes, the presence of glucose transferase that synthesizes glucosylceramide is known, and this glucose transferase is involved in the biosynthesis of glycolipids having the above physiological functions. It is considered an important enzyme that controls the first step, the reaction.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記グ
ルコシルセラミドを合成するグルコース転移酵素につい
ては、現在までにいくつかの臓器に存在することが知ら
れているのみである。従って、本発明の目的は、医学、
薬学等の分野に利用され、スフィンゴ糖脂質合成の第一
段階を司るものとして有用なグルコース転移酵素及びそ
の精製物を提供することにある。However, glucose transferase that synthesizes the above glucosylceramide is only known to exist in some organs to date. Therefore, the object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a glucose transferase useful in the field of pharmacy and the like, which is useful as the first step of glycosphingolipid synthesis, and a purified product thereof.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、本酵素の
存在する膜の脂質組成物によって、本酵素活性が抑制さ
れていることを知見すると共に、膜画分の脂質分解酵素
処理及び脂質添加の実験において、本酵素にはリン脂質
が必須であり、また逆に活性を抑制する膜中脂質の存在
を知見した。Means for Solving the Problems The present inventors have found that the activity of the present enzyme is suppressed by the lipid composition of the membrane in which the present enzyme is present. In the experiment of lipid addition, it was found that phospholipid is essential for this enzyme, and conversely, the presence of lipid in the membrane that inhibits the activity was found.
【0007】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、分子量が3乃至10万で、UDP-グルコースからグ
ルコースをセラミドに転移させる至適PHが6乃至7の範
囲にあるグルコース転移酵素を提供することにより、上
記目的を達成したものである。[0007] The present invention has been made based on the above-mentioned findings, and provides a glucose transferase having a molecular weight of 30,000 to 100,000 and an optimum pH for transferring glucose from UDP-glucose to ceramide in the range of 6 to 7. By providing the above, the above object has been achieved.
【0008】[0008]
【作用】本発明に係るグルコース転移酵素は、一旦、細
胞の膜画分を界面活性剤で可溶化した後、該界面活性剤
を除いて得られ、またリン脂質を存在させると、PH6乃
至7の範囲において、グルコシルセラミドを生合成する
作用、即ち図1に示すような作用を充分に発揮するもの
である。The glucose transferase according to the present invention is obtained by solubilizing the membrane fraction of cells once with a surfactant and then removing the surfactant. In the range, the glucosylceramide biosynthesis action, that is, the action as shown in FIG. 1 is sufficiently exhibited.
【0009】[0009]
【実施の態様】以下、本発明に係るグルコース転移酵素
及び、その酵素含有精製物について詳述する。本発明に
係るグルコース転移酵素は、分子量が3乃至10万で、
UDP-グルコースからグルコースをセラミドに転移させる
至適PHが6乃至7の範囲にあるものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The glucose transferase according to the present invention and a purified product containing the enzyme will be described in detail below. The glucose transferase according to the present invention has a molecular weight of 30,000 to 100,000,
The optimum pH for transferring glucose from UDP-glucose to ceramide is in the range of 6 to 7.
【0010】具体的には、本転移酵素はラット脳、マウ
ス脳及びマウス表皮等の動物細胞等の膜画分から得ら
れ、一旦界面活性剤で可溶化後、ゲル濾過等により界面
活性剤を除いて、脂質二重膜中に再構成することにより
酵素活性を回復させることのできるものである。尚、ラ
ットの脳においては3週齢のものが望ましく、成長期に
したがって酵素活性の低下がみられる。また、本酵素は
カンジダ、アルビカンスの膜画分にも存在することを本
発明者は明らかにしている。[0010] Specifically, the present transferase is obtained from a membrane fraction of animal cells such as rat brain, mouse brain and mouse epidermis. After solubilization with a surfactant, the surfactant is removed by gel filtration or the like. Thus, the enzyme activity can be recovered by reconstitution in the lipid bilayer membrane. In the rat brain, a 3-week-old rat brain is desirable, and the enzymatic activity decreases with the growth period. The present inventors have also revealed that the present enzyme is also present in the membrane fraction of Candida and Albicans.
【0011】本発明に係るグルコース転移酵素は、UDP-
グルコース:セラミドに特異性のあるグルコース転移酵
素で、図1に示す作用を有する。また、これらの基質を
用いた酵素反応における至適PHを調べた結果、図2乃至
4に示す如く、ラット脳、マウス脳、及びマウス表皮か
らの本酵素は、緩衝液の種類を2−(N−モルホリノ)
エタンスルホン酸(MES)、3−(モルフォリノ)プ
ロパンスルホン酸(MOPS)、トリス−マレイン酸の
それぞれに換えた場合、その活性の至適PHは6.5付近
であった。[0011] The glucose transferase according to the present invention comprises UDP-
Glucose: a glucose transferase specific for ceramide, having the action shown in FIG. Further, as a result of examining the optimal pH in the enzyme reaction using these substrates, as shown in FIGS. 2 to 4, the enzyme from rat brain, mouse brain, and mouse epidermis had a buffer type of 2- ( N-morpholino)
When each of ethanesulfonic acid (MES), 3- (morpholino) propanesulfonic acid (MOPS) and tris-maleic acid was replaced, the optimum pH of the activity was around 6.5.
【0012】更に、本発明に係るグルコース転移酵素を
説明すると、本酵素は、図5に示す如く、脂質などの添
加によって、その酵素活性が変化するものである。図5
に示す如く、カルジオリンピンが活性促進作用をみせ、
その他の脂質においては活性に影響を与えないかあるい
は抑制作用がみられた。特にスフィンゴミエリンおよび
スフィンゴシンには著しい活性抑制作用がみられ、これ
らの膜中脂質は本酵素の活性制御に寄与している可能性
が示唆され、本酵素が膜そのものに存在する場合に、そ
の活性発現を阻害していると考えられる。Further, the glucose transferase according to the present invention will be described. As shown in FIG. 5, the enzyme activity of the enzyme is changed by adding lipids and the like. FIG.
As shown in the figure, cardioline pin shows an activity promoting action,
Other lipids did not affect the activity or exhibited an inhibitory effect. In particular, sphingomyelin and sphingosine have remarkable activity-suppressing effects, suggesting that the lipids in these membranes may contribute to the control of the activity of this enzyme. It is considered that expression is inhibited.
【0013】また、天然由来(大豆および卵黄)のホス
ファチジルコリンと合成品ジミリストイルホスファチジ
ルコリン(DMPC)とではその酵素活性に対する効果
が異なったが、これはそれぞれの脂肪酸鎖組成が異なる
ためと考えられる。図6にはホスホリパーゼ処理した膜
画分における本酵素活性を示したものである。ここに示
すようにホスホリパーセDは酵素活性にほとんど影響を
与えなかったが、ホスホリパーゼA2およびホスホリパ
ーゼCは、膜画分処理時のリパーゼ活性に従って本酵素
の活性を低下させた。特にホスホリパーゼA2による抑
制は著しく、25units/ml, 30分処理により本酵素活
性はコントロールの6.7 %にまで低下した。一方、膜画
分をスフィンゴミエリナーゼ処理(1.32units/ml)した
ところ、活性は著しく上昇(180%)した(データは
示さない)。これは、スフィンゴミエリナーゼにより膜
中のスフィンゴミエリンが分解されてセラミドとなり、
この脂質の有しているグルコース酵素活性阻害作用が消
失したためと考えられる。The effect on enzyme activity of phosphatidylcholine of natural origin (soy and egg yolk) and that of synthetic dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) are different, presumably due to the different fatty acid chain compositions. FIG. 6 shows the activity of the present enzyme in the membrane fraction treated with phospholipase. Hosuhoripase D as shown here but had little effect on the enzymatic activity, phospholipase A 2 and phospholipase C reduced the activity of the enzyme according to the lipase activity during membrane fractions treated. Significantly suppressed particularly by phospholipase A 2, the enzyme activity by 25units / ml, 30 min treatment was reduced to 6.7% of the control. On the other hand, when the membrane fraction was treated with sphingomyelinase (1.32 units / ml), the activity was significantly increased (180%) (data not shown). This is because sphingomyelin in the membrane is degraded by sphingomyelinase to ceramide,
It is considered that the glucose enzyme activity inhibitory action of this lipid disappeared.
【0014】以上のことから、本発明に係るグルコース
転移酵素は、リン脂質の存在が好ましく、特にカルジオ
ピリン及びホスファチジル系リン脂質の存在が良いこと
が考えられる。本発明に係るグルコース転移酵素の基質
特異性は、反応溶液中にUDP−[14C]グルコースと
ともに、グルクロン酸(GlcUA)・N−アセチルグ
ルコサミン(GlcNAc)・ガラクトース(Gal)
・N−アセチルガラクトサミン(GulNAc)のそれ
ぞれの糖ヌクレオチドを最終濃度が0.1,1mMとな
るように添加し、グルコース転移酵素の活性阻害率をみ
ることにより、間接的にUDP−グルコースに対する基
質特異性をみた結果、表1に示すようにUDP−ガラク
トースおよびUDP−グルクロン酸に若干の阻害活性が
認められた。しかし反応溶液中のUDP−グルコース濃
度は50μMであることから、本酵素はUDP−グルコ
ースに対して高い基質特異性を有することが示唆され
た。From the above, it is considered that the glucose transferase according to the present invention preferably has a phospholipid, and particularly preferably has a cardiopyrine and a phosphatidyl phospholipid. The substrate specificity of the glucose transferase according to the present invention is as follows. Glucuronic acid (GlcUA), N-acetylglucosamine (GlcNAc), galactose (Gal) together with UDP- [ 14 C] glucose in the reaction solution.
-Substrate specificity for UDP-glucose by adding each sugar nucleotide of N-acetylgalactosamine (GulNAc) to a final concentration of 0.1 or 1 mM and observing the activity inhibition rate of glucose transferase, As a result, as shown in Table 1, UDP-galactose and UDP-glucuronic acid showed some inhibitory activities. However, the UDP-glucose concentration in the reaction solution was 50 μM, suggesting that the present enzyme has high substrate specificity for UDP-glucose.
【0015】[0015]
【表1】 糖ヌクレオチドのグルコース転移酵素活性への影響 ────────────────────────────────── [UDP-sugar ] UDP-Gal UDP-GlcUA UDP-GalNAc UDP-GlcNAc ──────────────────────────────── 阻害率(%) 0.1mM 2.6 7.4 -2.7 -5.8 1.0mM 9.6 25.5 -10.6 -1.7 ────────────────────────────────── また、本酵素は、マンガン、マグネシウム等の金属要
求性があり、特にマンガン・マグネシウムの両者を存在
させたときに、高い酵素活性が示されるものである。[Table 1] Effect of sugar nucleotide on glucose transferase activity ────────────────────────────────── [UDP -sugar] UDP-Gal UDP-GlcUA UDP-GalNAc UDP-GlcNAc 阻 害 inhibition rate ( %) 0.1mM 2.6 7.4 -2.7 -5.8 1.0mM 9.6 25.5 -10.6 -1.7 ────────────────────────────────本 In addition, this enzyme has a requirement for metals such as manganese and magnesium, and exhibits high enzyme activity particularly when both manganese and magnesium are present.
【0016】本酵素には、2価カチオンとしてマンガン
およびマグネシウムが要求され、2価カチオンとして、
バリウム・カルシウム・カドニウム・マグネシウム・マ
ンガン・亜鉛をそれぞれ反応溶液中に5mM添加しその
影響をみたところ、表2に示すように、マンガン・マグ
ネシウム・バリウム・カルシウムの各イオンについて促
進効果が認められ、その効果の順位はマンガン>マグネ
シウム>バリウム>カルシウムであった。また、マンガ
ン・マグネシウムの両カチオンを反応溶液中に添加する
ことにより相加的効果が認められ、マンガンにバリウム
又はカルシウムを加えた時についても同様の効果が認め
られた。マンガンの反応溶液中の濃度を10mMとした
場合においてもその活性促進効果は同じであったことか
ら、マンガンの濃度は必要十分であると考えられ、従っ
て、相加的効果はマグネシウム等が不足したマンガン濃
度を補っているものではない。The enzyme requires manganese and magnesium as divalent cations.
When viewed added the influence 5mM barium calcium cadmium, magnesium, manganese, zinc in the respective reaction solution, as shown in Table 2, observed accelerating effect for each ion of manganese, magnesium, barium Ka le Siumu The order of the effect was manganese>magnesium>barium> calcium. An additive effect was observed by adding both manganese and magnesium cations to the reaction solution, and the same effect was observed when barium or calcium was added to manganese. Since the activity promoting effect was the same even when the concentration of manganese in the reaction solution was 10 mM, the concentration of manganese was considered to be necessary and sufficient. Therefore, the additive effect was insufficient for magnesium and the like. It does not compensate for the manganese concentration.
【0017】[0017]
【表2】 グルコース転移酵素活性に於ける金属要求性 ─────────────────────────────── 金属イオン 酵素活性(%) ─────────────────────────────── EDTA(基準) 10mM 100 Cd++ 5mM 17.1 Zn++ 5mM 18.1 Ba++ 5mM 146 Ca++ 5mM 126 Mg++ 5mM 150 Mn++ 5mM 206 Mn++ 5mM plus Mg++ 2.5mM 231 ─────────────────────────────── また、ホスホリパーゼA2 処理による酵素活性の低下の
原因は、リン脂質分解による膜の破壊あるいは流動性の
変化によるものばかりではなく、生成した脂肪酸による
ものである可能性がある。[Table 2] Metal requirement for glucose transferase activity ─────────────────────────────── Metal ion Enzyme activity ( %) ─────────────────────────────── EDTA (reference) 10 mM 100 Cd ++ 5 mM 17.1 Zn ++ 5 mM 18.1 Ba ++ 5 mM 146 Ca ++ 5 mM 126 Mg ++ 5 mM 150 Mn ++ 5 mM 206 Mn ++ 5 mM plus Mg ++ 2.5 mM 231 ──────────────── also it causes deterioration of the enzymatic activity by phospholipase a 2 process is not only due to fracture or flow of the change of the membrane according to phospholipid degradation, generation It may be due to fatty acids that have been used.
【0018】本発明に係るグルコース転移酵素の分子量
は、3万乃至10万の範囲にあり、可溶化した酵素溶液
を限外濾過膜を通して、各濾液のグルーコス転移酵素の
活性を測定した結果、分画分子量10万の限外濾過膜を
用いた場合は濾液に酵素活性があり、分画分子量3万の
限外濾過膜を用いた場合は濾液に酵素活性がほとんどな
いことが示された。尚、可溶化した本酵素は脂質を含ん
でいるため又は蛋白質同士の会合のため、見掛けの分子
量は、界面活性剤の存在下でのゲル濾過で30万以上を
示す場合がある。The molecular weight of the glucose transferase according to the present invention is in the range of 30,000 to 100,000, the solubilized enzyme solution through an ultrafiltration membrane, a result of measuring the activity of Gurukosu transferase of each filtrate, minutes in the case of using an ultrafiltration membrane fraction molecular weight of 100,000 filtrate has enzymatic activity, in the case of using an ultrafiltration membrane of fractionation molecular weight of 30,000 was shown that little enzyme activity in the filtrate. The apparent molecular weight may be 300,000 or more by gel filtration in the presence of a surfactant, because the solubilized enzyme contains lipids or associates with proteins.
【0019】次に、本発明に係るグルコース転移酵素含
有精製物は、上記グルコース転移酵素の活性を有する細
胞膜画分を界面活性剤で可溶化した後、リン脂質を含ま
せた緩衝液を用いて、可溶化物をクロマトグラフィーに
より精製してなるものである。上記グルコース転移酵素
の活性を有する細胞膜画分は、上述したラットの脳、マ
ウスの脳及びその表皮などをホモジナイザーで破砕し
て、緩衝溶液を加えて遠心分離した沈澱画分より得られ
る。Next, the purified product containing glucose transferase according to the present invention is prepared by solubilizing a cell membrane fraction having glucose transferase activity with a surfactant, and then using a buffer containing phospholipids. And the solubilized product is purified by chromatography. The cell membrane fraction having the activity of glucose transferase is obtained from the precipitate fraction obtained by crushing the above-mentioned rat brain, mouse brain and its epidermis with a homogenizer, adding a buffer solution, and centrifuging.
【0020】a. 可溶化 可溶化の為に用いる界面活性剤としては、両イオン界面
活性剤、特に3−〔(3−クロラミドプロピル)ジメチ
ルアンモニオ〕−1−プロパンスルホネート(3−
[(3−cholamidopropyl )dimethylammonio ]−1-p
ropane-sulfonate以下、CHAPSという。)が望まし
い。また、この時の可溶化の為の緩衝溶液中、界面活性
剤であるCHAPSは0.5乃至10%、特に1乃至5
%の範囲にあることが望ましい。A. Solubilization As the surfactant used for solubilization, amphoteric surfactants, particularly 3-[(3-chloramidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate (3-
[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-p
ropane-sulfonate, hereinafter called CHAPS. ) Is desirable. In this case, in the buffer solution for solubilization, the surfactant CHAPS is 0.5 to 10%, particularly 1 to 5%.
% Is desirable.
【0021】緩衝溶液は、蛋白質濃度が2乃至8mg/m
l、塩化マグネシウムが5乃至20mMの範囲で添加され
ていることが可溶化の上で望ましい。また、可溶化の際
の緩衝液のPHは6乃至8、可溶化時間が0.5時間以
上、温度が0乃至10度の範囲にあることが望ましい。
このような好条件での可溶化率は約60%以上である。
また、このような可溶化により界面活性剤が存在して
も、リン脂質の存在下で、界面活性剤を除けば、再び本
転移酵素の活性が戻る。The buffer solution has a protein concentration of 2 to 8 mg / m 2.
1, It is desirable from the viewpoint of solubilization that magnesium chloride is added in the range of 5 to 20 mM. It is desirable that the pH of the buffer during solubilization is in the range of 6 to 8, the solubilization time is 0.5 hours or more, and the temperature is in the range of 0 to 10 degrees.
The solubilization rate under such favorable conditions is about 60% or more.
Further, even if a surfactant is present due to such solubilization, the activity of the present transferase is restored again if the surfactant is removed in the presence of the phospholipid.
【0022】b. 分離精製 上記可溶化物の分離精製はクロマトグラフィーにより行
われる。酵素活性の測定は分画後、界面活性剤を除去し
たのちに行われる。分離精製に用いられるクロマトグラ
フィーとしては、イオン交換カラムクロマトグラフィ
ー、疎水性カラムクロマトグラフィー、ゲルクロマトグ
ラフィー、及びアフィニティークロマトグラフィー等が
挙げられる。B. Separation and purification Separation and purification of the solubilized product are performed by chromatography. After the measurement of the enzyme activity fractionation is performed after removing the surfactant. Examples of the chromatography used for separation and purification include ion exchange column chromatography, hydrophobic column chromatography, gel chromatography, and affinity chromatography.
【0023】クロマトグラフィーに用いる緩衝液中に
は、リン脂質、好ましくはホスファチジル系リン脂質、
更に好ましくは、ホスファチジルコリンを添加させるこ
とが重要であり、具体的には大豆レシチン等である。リ
ン脂質の添加は、精製中の酵素活性を維持すると考えら
れ、また精製における酵素の安定性に寄与すると考えら
れる。リン脂質の緩衝液中での濃度は1mg/ml 以上であ
ることが望ましい。In the buffer used for chromatography, a phospholipid, preferably a phosphatidyl phospholipid,
More preferably, it is important to add phosphatidylcholine, and specifically, soybean lecithin and the like. Addition of phospholipids is thought to maintain enzyme activity during purification and to contribute to enzyme stability during purification. The concentration of the phospholipid in the buffer is preferably 1 mg / ml or more.
【0024】具体的なクロマトグラフィーとしては、 i イオン交換カラクロマトグラフィー 本転移酵素は、pH7.4 の緩衝液(大豆レシチン2mg/ml
を含有する)中でDEAE−トヨパールに吸着し、溶離
液中の塩濃度の上昇にともなってカラムより溶出でき
る。この操作により、比活性を約2.4 倍に上昇させるこ
とができる。 ii 疎水性カラムクロマトグラフィー 本酵素は、3M 塩化ナトリウム存在下ブチル−トヨパ
ールに吸着し、溶離液中の塩濃度の低下にともないカラ
ムより溶出できる。この操作により、比活性は約5倍に
上昇させることができる。 iii ゲルろ過 本酵素は、2%FCHAPS,2mg/ml大豆レシチン存
在下セファローズ4B又はセファロース6Bで分離する
ことができ、活性の回収率は80%以上であった。ま
た、溶離液中のCHAPS濃度により、溶出パターンに
変化が見られた。As a specific chromatography, i-ion exchange color chromatography is carried out using a buffer of pH 7.4 (soy lecithin 2 mg / ml).
) And adsorbed on DEAE-Toyopearl, and can be eluted from the column as the salt concentration in the eluent increases. By this operation, the specific activity can be increased about 2.4 times. ii Hydrophobic column chromatography This enzyme is adsorbed to butyl-Toyopearl in the presence of 3M sodium chloride, and can be eluted from the column as the salt concentration in the eluent decreases. By this operation, the specific activity can be increased about 5-fold. iii. Gel filtration The enzyme could be separated on Sepharose 4B or Sepharose 6B in the presence of 2% FCHAPS, 2 mg / ml soybean lecithin, and the activity recovery was 80% or more. The elution pattern changed depending on the CHAPS concentration in the eluent.
【0025】[0025]
【実験例】以下に本発明に係るグルコース転移酵素の精
製及びその活性について具体的に示す。 (1) 材料 酵素抽出臓器である脳は、3週齢の Wister 系雄性ラッ
トより摘出した。EXPERIMENTAL EXAMPLES The purification of glucose transferase according to the present invention and its activity are specifically described below. (1) Materials The brain, which was an organ from which the enzyme was extracted, was extracted from a 3-week-old male Wister rat.
【0026】セラミド、 UDP−グルコース、 UD
P−グルクロン酸、 UDP−N−アセチルグルコサミ
ン、UDP−ガラクトース、 UDP−N−アセチルガ
ラクトサミンおよび各種リン脂質、グルコシルセラミ
ド、コレステロール、セラミドはシグマ社より、MOP
S、CHAPS、2,3−ジメルカプトプロパノールは
和光純薬工業(株)より、UDP−[U−14C]グルコ
ース(11.1GBq/mmol)はアマシャム社よりそれぞれ
購入した。シリカゲル(HPLC充填剤)およびDEA
E−トヨパール、プチル−トヨパールは東ソー(株)よ
り購入した。DEAE−セルロースはワットマン社よ
り、スーパーローズ12、セファロース4B、セファロ
ース6B、EAH−セファロースはファルマシア社より
それぞれ購入した。Ceramide, UDP-glucose, UD
P-glucuronic acid, UDP-N-acetylglucosamine, UDP-galactose, UDP-N-acetylgalactosamine and various phospholipids, glucosylceramide, cholesterol, and ceramide were obtained from Sigma by MOP.
S, CHAPS and 2,3-dimercaptopropanol were purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and UDP- [U- 14C ] glucose (11.1 GBq / mmol) was purchased from Amersham. Silica gel (HPLC packing material) and DEA
E-Toyopearl and Petil-Toyopearl were purchased from Tosoh Corporation. DEAE-cellulose was purchased from Whatman, Super Rose 12, Sepharose 4B, Sepharose 6B, and EAH-Sepharose from Pharmacia.
【0027】ホスホリパーゼA2 (Naja Naja Venom 由
来)、ホスホリパーゼC(Clostridium perfringens 由
来)、ホスホリパーゼD(Cabbage 由来)、スフィンゴ
ミエリナーゼ(Staphylococcus aureus 由来)はシグマ
社より購入した。 (2) 方 法 a. 臓器破砕および細胞分画 以下の操作はすべて0〜4℃で行った。脳を摘出後ハサ
ミで細切し、重量の3倍容の緩衝液A〔0.32Mショ糖、
0.25mM ジチオスレイトール、1mM エチレンジア
ミン四酢酸(pH7.4 )〕を加え、ポッター型のガラス/
テフロンホモジナイザーにて破砕し、臓器ホモジェネー
トした。これを800g にて10分間遠心して上清を取
り除き、沈澱に上清と同容量の緩衝液Aを加えて再び破
砕の操作を行った。さらに800g にて10分間遠心し
て上清と沈澱に分離し、2つの上清を合わせて800g
上清とした。これを10,000g にて30分間遠心し
て、10,000g 沈澱画分とし、液体窒素中で凍結し
たのち−80℃にて保存した。 b. グルコース転移酵素の可溶化 ラット脳の10,000g 沈澱画分を緩衝液B〔0.25M
ショ糖、10mM塩化マグネシウム、1mM ジチオ
スレイトール、0.02% アジ化ナトリウム、0.5 mM
フェニルメチルスルフォニルフルオリド、 50mM
トリス−塩酸(PH7.4 )〕に懸濁し、界面活性剤CHA
PSを添加して4℃にて攪伴した。これを100,00
0g にて60分間遠心し、上清および沈澱画分を得た。 c. 可溶化グルコース転移酵素の分離イ オン交換カラムクロマトグラフィー DEAE−トヨバールカラムを緩衝液C〔2% CHA
PS、2mg/ml 大豆レシチン、及びプロテアーゼ阻害
剤を含む上記緩衝液B〕にて平衡化した。b.で得た上清
画分に緩衝液Bおよび大豆レシチンを加えてCHAPS
1%, 大豆レシチン2mg/mlとし、これをカラムに添加
した。緩衝液Cにてカラムを洗浄し、0〜0.5 Mの塩化
ナトリウム直線勾配にて溶出し、活性画分を集めた。 d. グルコース転移酵素活性測定法 グルコース転移酵素活性測定は、セラミド20μg を少
量のCHCl3 に溶解してシリカゲル1mgを添加し、攪
伴後窒素気流にて乾燥しこれを基質とした。反応液には
セラミド20μg 、UDP−[U−14C]グルコース5.
4 nmol(13.9KBq)、3−(モルフォリノ)プロ
パンスルホン酸(PH6.5 )5.5 μmol 、塩化マンガン5
50nmol、塩化マグネシウム275nmol、還元型β−ニ
コチンアミドアデニンジヌクレオチド110nmol、
2,3−ジメルカプトプロパノール550nmol,
CHAPS660μg,タンパク125μg 〜550μg
をそれぞれ加え、最終容量を110μl とした。反応は
UDP−[U−14C]グルコースを添加することにより
開始し、37℃にて30分間インキュベーションした。
反応の停止は冷リン酸緩衝生理食塩水(以下、PBSと
いう。)100μl を添加することにより行った。これ
を2000rpm にて5分間遠心し、沈澱したゲルをPB
S200μl にて3回洗浄した。洗浄したゲルはPBS
200μlに懸濁し、Aquasol −2(パッカード社製)
を4ml加えて液体シンチレーションカウンターにて放射
活性を測定した。Phospholipase A 2 (derived from Naja Naja Venom), phospholipase C (derived from Clostridium perfringens), phospholipase D (derived from Cabbage), and sphingomyelinase (derived from Staphylococcus aureus) were purchased from Sigma. (2) Method a. Organ crushing and cell fractionation The following operations were all performed at 0 to 4 ° C. The brain was excised, minced with scissors, and three times the weight of buffer A [0.32M sucrose,
0.25 mM dithiothreitol, 1 mM ethylenediaminetetraacetic acid (pH 7.4)] and added to a potter-type glass /
The cells were crushed with a Teflon homogenizer and homogenized. This was centrifuged at 800 g for 10 minutes to remove the supernatant, and the same volume of buffer A as the supernatant was added to the precipitate, followed by crushing again. Further, the mixture was centrifuged at 800 g for 10 minutes to separate a supernatant and a precipitate.
The supernatant was used. This was centrifuged at 10,000 g for 30 minutes to obtain a 10,000 g precipitate fraction, which was frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C. b. Solubilization of glucose transferase 10,000 g sedimented fraction of rat brain was added to buffer B [0.25M
Sucrose, 10 mM magnesium chloride, 1 mM dithiothreitol, 0.02% sodium azide, 0.5 mM
Phenylmethylsulfonyl fluoride, 50 mM
Tris-hydrochloric acid (PH7.4)] and the surfactant CHA
PS was added and stirred at 4 ° C. This is 100,00
After centrifugation at 0 g for 60 minutes, a supernatant and a precipitated fraction were obtained. c. Buffer separated ion exchange column chromatography DEAE- Toyopearl bar column of solubilizing glucosyltransferase C [2% CHA
PS, 2 mg / ml soybean lecithin, and the above buffer solution B containing protease inhibitors]. Buffer B and soy lecithin were added to the supernatant fraction obtained in b.
1%, soy lecithin 2 mg / ml, which was added to the column. The column was washed with buffer C and eluted with a linear gradient of 0 to 0.5 M sodium chloride, and the active fraction was collected. d. Method for measuring glucose transferase activity In the measurement of glucose transferase activity, 20 μg of ceramide was dissolved in a small amount of CHCl 3 and 1 mg of silica gel was added. The reaction solution contained 20 μg of ceramide and UDP- [U- 14 C] glucose 5.
4 nmol (13.9 KBq), 5.5 μmol of 3- (morpholino) propanesulfonic acid (PH6.5), manganese chloride 5
50 nmol, 275 nmol of magnesium chloride, 110 nmol of reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide,
550 nmol of 2,3-dimercaptopropanol,
CHAPS 660 µg, protein 125 µg-550 µg
Was added to make a final volume of 110 μl. The reaction was started by adding UDP- [U- 14 C] glucose and incubated at 37 ° C for 30 minutes.
The reaction was stopped by adding 100 μl of cold phosphate buffered saline (hereinafter referred to as PBS). This was centrifuged at 2000 rpm for 5 minutes, and the precipitated gel was
Washed three times with 200 μl of S. Washed gel is PBS
Suspended in 200 μl, Aquasol-2 (Packard)
Was added, and the radioactivity was measured with a liquid scintillation counter.
【0028】また、反応後のサンプルの放射活性の測定
に、一部、パッカード製のマトリックス96直読式ベー
ターカンウンターを用いて行った。すなわち、酵素反応
の後、96ウェル用のセルハーベスター(パッカード社
製)によりシリカゲルをガラスフィルターに集め、その
フィルター上の放射活性をマトリックス96により測定
した。The radioactivity of the sample after the reaction was measured in part by using a Packard Matrix 96 direct-reading beta counter. That is, after the enzymatic reaction, the silica gel was collected on a glass filter using a 96-well cell harvester (manufactured by Packard), and the radioactivity on the filter was measured using a matrix 96.
【0029】以上のイオン交換カラムクロマトグラフィ
ーにより得られた酵素標品は最適条件で1mgの蛋白当た
り毎時5乃至10nmolのグルコシルセラミドを生成させ
ることができた。The enzyme preparation obtained by the above ion exchange column chromatography was able to produce glucosylceramide at a rate of 5 to 10 nmol per hour per 1 mg of protein under optimal conditions.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明に係るグルコース転移酵素は、医
学、薬学等の分野に利用され、スフィンゴ糖脂質合成の
第一段階を司るものとして有用なものとして活用するこ
とができる。Industrial Applicability The glucose transferase according to the present invention is used in the fields of medicine, pharmacy and the like, and can be used as a useful substance for controlling the first step of glycosphingolipid synthesis.
【図1】本発明に係るグルコース転移酵素の作用機構を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an action mechanism of a glucose transferase according to the present invention.
【図2】本発明に係るグルコース転移酵素の酵素活性と
PH条件との関係グラフである。FIG. 2 shows the enzyme activity of the glucose transferase according to the present invention.
It is a relation graph with PH condition.
【図3】本発明に係るグルコース転移酵素の酵素活性と
PH条件との関係グラフである。FIG. 3 shows the enzyme activity of the glucose transferase according to the present invention.
It is a relation graph with PH condition.
【図4】本発明に係るグルコース転移酵素の酵素活性と
PH条件との関係グラフである。FIG. 4 shows the enzyme activity of the glucose transferase according to the present invention.
It is a relation graph with PH condition.
【図5】本発明に係るグルコース転移酵素の酵素活性に
及ぼす脂質の関係グラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between lipid and enzyme activity of the glucose transferase according to the present invention.
【図6】膜画分をホスホリパーゼ処理したときの酵素活
性を示す関係グラフである。FIG. 6 is a relationship graph showing enzyme activity when a membrane fraction was treated with phospholipase.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 9/10 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C12N 9/10 BIOSIS (DIALOG) WPI (DIALOG)
Claims (5)
スからグルコースをセラミドに転移させる至適PHが6乃
至7の範囲にある、グルコース転移酵素。1. A glucose transferase having a molecular weight of 30,000 to 100,000 and an optimum pH for transferring glucose from UDP-glucose to ceramide in the range of 6 to 7.
性を有する細胞膜画分を界面活性剤で可溶化した後、リ
ン脂質を存在させて、該可溶化物をクロマトグラフィー
により精製してなる、グルコース転移酵素含有精製物。2. After solubilizing a cell membrane fraction having the activity of glucose transferase according to claim 1 with a surfactant, the solubilized product is purified by chromatography in the presence of a phospholipid. A purified product containing glucose transferase.
質である請求項2記載のグルコース転移酵素含有精製
物。3. The purified product containing glucose transferase according to claim 2, wherein the phospholipid is a phosphatidyl-based phospholipid.
ある請求項2又は3記載のグルコース転移酵素含有精製
物。4. The purified product containing glucose transferase according to claim 2, wherein the surfactant is a zwitterionic surfactant.
ドプロピル)ジメチルアンモニオ〕─1─プロパンスル
ホネートである請求項2又は3記載のグルコース転移酵
素含有精製物。5. The purified product containing glucose transferase according to claim 2, wherein the surfactant is 3-{((3-chloramidopropyl) dimethylammonio)} 1-propanesulfonate.
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