Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5951199B2 - Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5951199B2 - Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin - Google Patents

Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin Download PDF

Info

Publication number
JP5951199B2
JP5951199B2 JP2011167900A JP2011167900A JP5951199B2 JP 5951199 B2 JP5951199 B2 JP 5951199B2 JP 2011167900 A JP2011167900 A JP 2011167900A JP 2011167900 A JP2011167900 A JP 2011167900A JP 5951199 B2 JP5951199 B2 JP 5951199B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polypeptide
mucin
cbm
sugar
sugar chain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011167900A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012050428A (en
Inventor
藤田 雅也
雅也 藤田
明子 土田
明子 土田
久 芦田
久 芦田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noguchi Institute
Original Assignee
Noguchi Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noguchi Institute filed Critical Noguchi Institute
Priority to JP2011167900A priority Critical patent/JP5951199B2/en
Publication of JP2012050428A publication Critical patent/JP2012050428A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5951199B2 publication Critical patent/JP5951199B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Description

本発明は、消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチドに関する。詳細には、特定の微生物由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼの糖鎖結合モジュール(CBM)領域を含むポリペプチドからなる消化管ムチン、特に胃ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチドに関する。これは、消化性潰瘍や胃癌等の原因となるピロリ菌の増殖を抑制する胃腺粘液由来ムチンを分離するために必要なポリペプチドである。   The present invention relates to a polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin. Specifically, the present invention relates to a gastrointestinal mucin composed of a polypeptide containing a sugar chain binding module (CBM) region of α-N-acetylglucosaminidase derived from a specific microorganism, particularly a polypeptide that specifically binds to a sugar chain of gastric mucin. This is a polypeptide necessary for isolating mucin derived from gastric gland mucus that suppresses the growth of Helicobacter pylori, which causes peptic ulcer and gastric cancer.

ヘリコバクターピロリ菌(Helicobacter pylori)は、消化性潰瘍や慢性胃炎を発症させる原因菌であり(非特許文献1、非特許文献2)、世界人口の半数に感染しているものと推察されている。   Helicobacter pylori is a causative bacterium that causes peptic ulcer and chronic gastritis (Non-patent Document 1, Non-patent Document 2), and is estimated to be infected in half of the world population.

ピロリ菌は、胃粘膜の表層から分泌される表層粘液内に棲息するが、粘膜中ないし粘膜深層から分泌される腺粘液中に棲息していない。この腺粘液は特異的な構造を有する胃ムチンからなり、胃ムチン(ムチン型糖タンパク質)は、N−アセチルグルコサミンα残基(αGlcNAc残基)とガラクトース残基(Gal残基)とを有するGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンの糖鎖を特徴的に含んでいる。また、これらの糖鎖は、近年、胆嚢癌、膵臓癌、子宮頚癌その他の新生物出現に伴って現れることも報告されている(非特許文献3)。   Helicobacter pylori inhabits in the surface mucus secreted from the surface layer of the gastric mucosa, but not in the glandular mucus secreted from the mucosa or the deep mucosa. This gland mucus is composed of gastric mucin having a specific structure, and gastric mucin (mucin-type glycoprotein) is GlcNAcα1 having N-acetylglucosamine α residue (αGlcNAc residue) and galactose residue (Gal residue). → 4Galβ residue-containing O-glycan sugar chain is characteristically included. In recent years, it has also been reported that these sugar chains appear with the appearance of gallbladder cancer, pancreatic cancer, cervical cancer and other neoplasms (Non-patent Document 3).

中山らは、αGlcNAc残基を非還元末端に有するコア2分岐型O−グルカンが結合した糖蛋白質糖鎖がピロリ菌の増殖を抑制することを見出し、さらに、この増殖抑制が、ヘリコバクター類(ピロリ菌を含む)のみが有するグルコシルコレステロール合成酵素(CHLαGcT)(非特許文献4、非特許文献5)の酵素活性阻害であることを明らかにしている(非特許文献4)。ピロリ菌は、その増殖のためにグリコシルコレステロール成分(CGL)を必須とするが、自らCGLを合成できないため、外界からコレステロールを摂取し、菌の細胞膜付近でグルコースを付加して細胞壁を構築していると、考えられている。従ってこのようなαGlcNAc残基を有するO−グリカンの糖蛋白質糖鎖は、この細胞壁の構築を阻害する性質があると推察されるから、ピロリ菌特異的な増殖抑制剤としての応用が期待できるが、複雑で高分子量の糖蛋白質糖鎖であり、制御し難い反応条件で煩雑な多工程を経て調製しなければならないうえ、莫大なコストと大掛かりな製造設備を必要とし、実用的ではない。   Nakayama et al. Found that a glycoprotein sugar chain to which a core biantennary O-glucan having an αGlcNAc residue at the non-reducing end was bound suppressed the growth of Helicobacter pylori. It has been clarified that it is an enzyme activity inhibition of glucosylcholesterol synthase (CHLαGcT) (non-patent document 4, non-patent document 5) possessed only by bacteria (non-patent document 4). Helicobacter pylori requires a glycosyl cholesterol component (CGL) for its growth, but because it cannot synthesize CGL itself, it ingests cholesterol from the outside world, adds glucose near the cell membrane of the fungus, and builds a cell wall. It is thought that there is. Therefore, it is presumed that the glycoprotein sugar chain of O-glycan having such an αGlcNAc residue has the property of inhibiting the construction of this cell wall, so that it can be expected to be applied as a growth inhibitor specific for H. pylori. It is a complex, high-molecular-weight glycoprotein sugar chain, and it must be prepared through complicated multi-steps under uncontrollable reaction conditions, and requires huge costs and large-scale production facilities, which is not practical.

また、特許文献1にGalβ3GlcNAcGalβ4GlcNAc構造を有するオリゴ糖であるヘリコバクターピロリ結合性物質が開示されている。しかしこの物質は、多糖であって構造が複雑なため、多工程を経て調製しなければならないうえ、大量かつ簡便に調製できない。   Patent Document 1 discloses a Helicobacter pylori-binding substance that is an oligosaccharide having a Galβ3GlcNAcGalβ4GlcNAc structure. However, since this substance is a polysaccharide and has a complicated structure, it must be prepared through multiple steps, and it cannot be easily prepared in large quantities.

一方、現在のピロリ菌感染の治療法は、これらの糖鎖を用いたものではなく、1種類のプロトンポンプ阻害薬と2種類の抗生物質との3剤併用による除菌が中心である。3剤併用療法では、耐性菌が出現して再発したり、副作用が発現したりするという問題を有する。   On the other hand, the present treatment method for Helicobacter pylori infection does not use these sugar chains, but is mainly sterilized by the combined use of one kind of proton pump inhibitor and two kinds of antibiotics. Three-drug combination therapy has a problem in that resistant bacteria appear and recur, or side effects appear.

昨今の飲食品や医薬製剤に対して、特に健康保全性・安全性に関心が高まる中、安心して継続して飲食したり服用したりできる簡易な構造のピロリ菌増殖抑制剤の開発が、望まれていた。したがって、ヒトや家畜などが本来有する上記胃ムチンの活用が、ピロリ菌感染からのリスク低減化に極めて有効であると考えられる。   The development of a Helicobacter pylori growth inhibitor with a simple structure that allows people to continue to eat, drink, and take in peace is particularly desirable, as interest in health preservation and safety is particularly high for recent food and beverage products and pharmaceutical preparations. It was rare. Therefore, utilization of the above-mentioned gastric mucin inherently possessed by humans and domestic animals is considered to be extremely effective in reducing the risk from infection with H. pylori.

胃ムチンに特異的に結合するタンパク質、ポリペプチドは、これまで、堀田らにより見出されたモノクローナル抗体(HIK1083、IgM)を唯一挙げることができる(非特許文献6)。HIK1083はαGlcNAc残基を認識するモノクローナル抗体であり、病理検査などに利用されている。しかしながら、機能性物質としての胃ムチンの調製を考えた場合、高価な抗体の利用は現実的ではない。一方、胃ムチンの糖タンパク質糖鎖の非還元末端には、わずかながら、ガラクトース(Gal)やN−アセチルガラクトサミン(GalNAc)が含まれるので、これらを認識するレクチン類の利用も候補に挙げることができる。しかし、抗体と同様、レクチンの調製も比較的高価であり、かつ結合性や特異性も劣るために、生産手段としての利用価値はあまり高くない。したがって、胃ムチンに多く含まれるαGlcNAc残基を認識するリコンビナントタンパク質の発見が、問題の直接的な解決につながると考えられる。   Examples of the protein and polypeptide that specifically bind to gastric mucin include the monoclonal antibody (HIK1083, IgM) that has been found so far by Horita et al. (Non-patent Document 6). HIK1083 is a monoclonal antibody that recognizes αGlcNAc residues and is used for pathological examinations and the like. However, considering the preparation of gastric mucin as a functional substance, the use of expensive antibodies is not practical. On the other hand, galactose (Gal) and N-acetylgalactosamine (GalNAc) are slightly contained in the non-reducing end of the glycoprotein sugar chain of gastric mucin, and the use of lectins that recognize these may be cited as candidates. it can. However, as with antibodies, lectins are also relatively expensive to prepare and have poor binding and specificity, so their utility as a production means is not very high. Therefore, the discovery of a recombinant protein that recognizes αGlcNAc residues that are abundant in gastric mucin is thought to lead to a direct solution to the problem.

糖結合モジュール(CBM)は、これまで、セルロースやデンプンといった多糖類を分解する微生物由来の酵素(糖加水分解酵素)分子の一部に付随して存在し、その働きを補助する機能として、今までに多くの種類の微生物から同定されてきた。これらのCBMと糖分子との結合が、結晶解析やNMRといった手法により解析・同定されるようになり、糖分子への結合に必要なアミノ酸部位などが同定できるようになった。一方、近年アミノ酸配列を基にしたデータベースの発展等により、CBMは、ヒトの糖タンパク質糖鎖に対する加水分解酵素(ヒトの腸内常在菌由来)の一部にも存在することを示唆している。CAZYサイト(Carbohydrate Active Enzymesサイト、http://www.cazy.org/Carbohydrate-Binding-Modules.html)内においてすでに公開されているCBMファミリーは59種にも及び、それらがそれぞれ何かの糖や糖鎖に結合するタンパク領域であることを推定している。しかしながら、これらのCBMファミリーのうち、ヒトを含む動物が有するオリゴ糖や糖鎖、すなわちN−グライカンやO−グライカンなど(Gal、GalNAc、GlcNAcやフコース(Fuc))に結合するCBMの報告例が少ないために、CBMファミリーからだけではどのような糖タンパク質糖鎖に結合するかの推定が困難である。   The sugar-binding module (CBM) has been associated with a part of microbial-derived enzyme (sugar hydrolase) molecules that break down polysaccharides such as cellulose and starch. Until now, it has been identified from many types of microorganisms. The binding between these CBMs and sugar molecules can be analyzed and identified by techniques such as crystallography and NMR, and the amino acid sites necessary for binding to sugar molecules can be identified. On the other hand, the recent development of databases based on amino acid sequences suggests that CBM is also present in some hydrolyzing enzymes (derived from human intestinal resident bacteria) for human glycoprotein sugar chains. Yes. There are 59 CBM families already published on the CAZY site (Carbohydrate Active Enzymes site, http://www.cazy.org/Carbohydrate-Binding-Modules.html). It is presumed to be a protein region that binds to sugar chains. However, among these CBM families, there are reported examples of CBMs that bind to oligosaccharides and sugar chains possessed by animals including humans, ie, N-glycan and O-glycan (Gal, GalNAc, GlcNAc and fucose (Fuc)). Therefore, it is difficult to estimate what kind of glycoprotein sugar chain is bound only from the CBM family.

本発明者らは以前に、GlcNAcがα1→4でガラクトースに結合するオリゴ糖鎖から、GlcNAcを特異的に遊離させる酵素を腸内細菌より見出した(特許文献3)。この酵素はさらに、胃ムチンからGlcNAcを特異的に遊離させる活性を有していたことから、この酵素の性質について詳細に検討を行った。胃ムチンからGlcNAcを遊離させる酵素は、他に知られていない。すでにゲノムデータベースを基にした本酵素のアミノ酸配列の比較解析データ(BLAST
SEARCH)から、C末端領域に血液を共凝集させるFA58C領域を複数個有し、この領域は糖鎖に結合すると考えられる糖鎖結合モジュール(CBM)に相同性を有することが示されている。しかしながら、これらの推定されたCBM領域は、これまでに糖分子との結合が判明している他の酵素や菌株由来のCBMとの相同性は低い(最大でも35%程度でありほとんどが20%以下である)上に、これまでの報告により、一般的にはCBM領域が結合する糖鎖と、酵素の触媒領域、すなわち基質となる糖鎖とは通常関連性がないため、これらCBM領域が酵素の触媒をどのように補助するのか、あるいはどのような糖鎖に結合するのかは判明していなかった。
The present inventors have previously found an enzyme that specifically releases GlcNAc from an intestinal bacterium from an oligosaccharide chain in which GlcNAc is α1 → 4 and binds to galactose (Patent Document 3). Furthermore, since this enzyme had an activity to specifically release GlcNAc from gastric mucin, the properties of this enzyme were examined in detail. No other enzyme is known to release GlcNAc from gastric mucin. Comparative analysis data of the amino acid sequence of this enzyme based on the genome database (BLAST
SEARCH) shows that the C-terminal region has a plurality of FA58C regions that co-aggregate blood, and this region has homology to a sugar chain binding module (CBM) that is thought to bind to sugar chains. However, these estimated CBM regions have low homology with CBMs derived from other enzymes or strains that have been known to bind to sugar molecules so far (up to about 35%, most of which are 20%). In addition, according to previous reports, generally, the sugar chain to which the CBM region binds and the catalytic region of the enzyme, that is, the sugar chain that is the substrate are usually not related. It has not been clarified how to support the enzyme catalyst or what kind of sugar chain it binds.

特表2003−517015号公報Special Table 2003-517015 国際公開第2008/084561号パンフレットInternational Publication No. 2008/084561 Pamphlet 特開2007―236208号公報JP 2007-236208 A

マーシャル ビージェー(Marshall BJ)ら、ランセット(Lancet)、1984年、第I巻、p.1311-1315Marshall BJ et al., Lancet, 1984, Volume I, p. 1311-1315 ピーク アールエム ジュニア(Peek RM Jr)ら、ネイチャー レビューズ キャンサー(Nature Reviews Cancer)、2002年、第2巻、p.28-37.Peek RM Jr et al., Nature Reviews Cancer, 2002, Volume 2, pages 28-37. ミカミ ワイ(Mikami Y)ら、モダーン パソロジー(ModernPathology)、2004年、第17巻、p.962-972.Mikami Y et al., Modern Pathology, 2004, Vol. 17, p.962-972. ヒライ ワイ(Hirai Y)ら、ジャーナル オヴ バクテリオロジー(Journal of Bacteriology)、1995年、第177巻、p.5327-5333.Hirai Y et al., Journal of Bacteriology, 1995, Vol. 177, pp. 5327-5333. カワクボ エム(Kawakubo M)ら、サイエンス(Science)、2004年、第305巻、p.1003-1006.Kawakubo M et al., Science, 2004, Volume 305, p.1003-1006. イシハラ ケイ(Ishihara K)ら、バイオケミストリー ジャーナル(Biochemistry Journal)、1966年、第318巻、p.409-416.Ishihara K et al., Biochemistry Journal, 1966, 318, pp.409-416.

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、特異的にピロリ菌増殖を抑制するGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンを効率的に分離・抽出するためのタンパク質を提供することを目的として、消化管ムチン、特に胃ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチドを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a protein for efficiently separating and extracting GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycans that specifically inhibit the growth of H. pylori. An object is to provide a polypeptide that specifically binds to a sugar chain of digestive tract mucin, particularly gastric mucin.

本発明者らは、前記酵素において、触媒領域のみのポリペプチドと全長のタンパク質についての速度論定数を比較検討し、オリゴ糖鎖や合成基質(GlcNAcをαで有する糖鎖、GlcNAcα1→4Galβ―R(Rはパラメトキシフェニル(pMP)など)やパラニトロフェニルN−アセチルグルコサミン(GlcNAc−α−pNP)に対してほとんど触媒機能には差がないにもかかわらず、胃ムチンに対しては、後者がより強いGlcNAc遊離活性を有することをつきとめた。したがって、C末端領域にあるCBM領域が、胃ムチンに対して強い親和性をもつのではないかと考えて検討した結果、本発明に到達した。   The inventors of the present invention compared the kinetic constants of the polypeptide having only the catalytic region and the full-length protein in the enzyme, and compared oligosaccharide chains and synthetic substrates (glycans having GlcNAc as α, GlcNAcα1 → 4Galβ-R). (R is paramethoxyphenyl (pMP) and the like) and paranitrophenyl N-acetylglucosamine (GlcNAc-α-pNP), although there is little difference in catalytic function, Thus, the present inventors have found that the CBM region in the C-terminal region may have a strong affinity for gastric mucin.

また、上記の特異性を有する酵素およびそのホモログのアミノ酸配列の一次構造の比較から、酵素の触媒領域とCBM様領域の配置がよく似た以下のα−N−アセチルグルコサミニダーゼを見出した(図1)。それらは共通してN末端領域に一つのCBMと触媒領域、C末端領域に複数のCBM領域。さらにC末端領域には、近年、細胞外タンパク質に共通して存在し、そのタンパク質を細胞外膜上にとどめる役割を果たすのではないかと推定されるFIVAR領域(Found In Various Architecture Domain)が見られる。以上の情報から、これらのタンパク質は消化管上もしくは消化管内に存在するムチン型糖タンパク質糖鎖と菌体(腸内細菌)の相互作用を促進させる役割があるものと推察した。   Moreover, from the comparison of the primary structures of the amino acid sequences of the enzyme having the above specificity and its homologue, the following α-N-acetylglucosaminidase having a similar arrangement of the catalytic region and CBM-like region of the enzyme was found (FIG. 1). ). They commonly have one CBM and catalyst region in the N-terminal region, and multiple CBM regions in the C-terminal region. In addition, in the C-terminal region, in recent years, a FIVAR region (Found In Variant Architecture Domain) presumably present in common with extracellular proteins and presumed to play a role in retaining the proteins on the extracellular membrane is seen. . From the above information, it was inferred that these proteins have a role in promoting the interaction between the mucin-type glycoprotein sugar chain existing in or in the digestive tract and bacterial cells (intestinal bacteria).

すなわち、本発明は、以下の胃ムチン結合ポリペプチドに関する。
(1) グリコシルハイドロラーゼファミリー89(GH89)に属するα−N−アセチルグルコサミニダーゼの糖鎖結合モジュール(CBM)領域を少なくとも1つ含むポリペプチドからなる、消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。
(2) グリコシルハイドロラーゼファミリー89(GH89)に属するα−N−アセチルグルコサミニダーゼが、クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium
perfringens)、ビフィドバクテリウム ビフィダム(Bifidobacterium bifidum)、ユーバクテリウム ドリカム(Eubacterium
dolichum)、またはコリンセラ スターコリス(Collinsella stercoris)由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼである、(1)に記載の消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。
(3) クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens)strain13由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼのN末端2番目から6番目までのCBM様領域を含むポリペプチドからなる、(2)に記載の消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。
(4) クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens)strain13由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼのN末端2番目から6番目までのCBM様領域のうち少なくとも2つのCBM様領域を含むポリペプチドからなる、(3)に記載の消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。
(5) クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens)strain13由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼ(配列表の配列番号1)のN末端934番目から1625番目までのアミノ酸配列を含むポリペプチドからなる、(3)に記載の消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。
(6) 前記ポリペプチドがα−N−アセチルグルコサミニダーゼの細胞膜上への推定アンカー領域(FIVAR)を含まないことを特徴とする、(3)から(5)に記載の消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。
That is, the present invention relates to the following gastric mucin-binding polypeptides.
(1) It specifically binds to a sugar chain of a gastrointestinal mucin comprising a polypeptide containing at least one sugar chain binding module (CBM) region of α-N-acetylglucosaminidase belonging to glycosyl hydrolase family 89 (GH89). Polypeptide.
(2) α-N-acetylglucosaminidase belonging to glycosyl hydrolase family 89 (GH89) is a clostridium perfringens (Clostridium
perfringens), Bifidobacterium bifidum, Eubacterium
dolichum) or α-N-acetylglucosaminidase derived from Collinsella stercoris, which specifically binds to the sugar chain of the gastrointestinal mucin according to (1).
(3) The gastrointestinal mucin according to (2), comprising a polypeptide containing the N-terminal second to sixth CBM-like regions of α-N-acetylglucosaminidase derived from Clostridium perfringens strain13. A polypeptide that specifically binds to a sugar chain.
(4) a polypeptide comprising at least two CBM-like regions among the CBM-like regions from the N-terminal second to sixth N-terminal of α-N-acetylglucosaminidase derived from Clostridium perfringens strain 13 (3 ) A polypeptide that specifically binds to the sugar chain of the gastrointestinal mucin described in 1.).
(5) a polypeptide comprising an amino acid sequence from N-terminal 934 to 1625 of α-N-acetylglucosaminidase (SEQ ID NO: 1 in the sequence listing) derived from Clostridium perfringens strain 13; (3) A polypeptide that specifically binds to the sugar chain of the gastrointestinal mucin described in 1.
(6) The above-mentioned polypeptide does not contain a putative anchor region (FIVAR) on the cell membrane of α-N-acetylglucosaminidase, and the sugar chain of the gastrointestinal mucin according to (3) to (5) A polypeptide that specifically binds.

本発明のCBMタンパク質を、そのまま固定化、もしくは融合体化して担体へ固定化して用いることにより、すでにヒトや家畜が本来有しているGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンに強い親和性を有するので(本発明のCBMタンパク質は、結合の強さは少なくともμMレベル(Kd≒10−6レベル)であり、既存のレクチンに比べても糖鎖に対する結合力は強いことが予想される、実施例(2.3))、ピロリ菌に対して抗菌的に作用する安全な物質を効果的に得られる。このタンパク質は微生物により大量に調製・精製することができるので、工業的生産に適している。 By using the CBM protein of the present invention as it is, or by fusing it and immobilizing it on a carrier, it has a strong affinity for O-glycans containing GlcNAcα1 → 4Galβ residues already inherent in humans and livestock. Therefore, the binding strength of the CBM protein of the present invention is at least μM level (Kd≈10 −6 level), and it is expected that the binding strength to sugar chains is stronger than existing lectins, (2.3)), a safe substance that acts antibacterial against H. pylori can be obtained effectively. Since this protein can be prepared and purified in large quantities by microorganisms, it is suitable for industrial production.

このタンパク質は、従来の一般的な糖鎖に親和性を有する、いわゆるレクチン類とは異なり、その糖鎖に対する高い結合力、および遺伝子工学的な利便性を兼ね備えるために、産業上の利用性は高い。さらにCBM独自の利用法としては、例えばGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンが発現するような癌化に伴う病理組織検査や、そのグリカンの構造変化を検出するためのツールとしても用いることができる。また、以下に述べるようなこれらのCBMタンパク、およびそのホモログを有する菌体においては、それらを高発現させた菌体をGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンが発現するような生体内部位へ移行・到達させることが可能となりうる。さらに、このようなCBMタンパク質遺伝子を乳酸菌やビフィズス菌といったような善玉菌へ導入することにより、安全性の高い効果的な治療薬あるいは輸送媒体となりうる。   Unlike so-called lectins that have affinity for conventional sugar chains, this protein has high binding power to the sugar chains and convenience in genetic engineering. high. Furthermore, as a method of use unique to CBM, for example, it can be used as a tool for detecting a histopathological examination accompanying canceration such that GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan is expressed or structural change of the glycan. . Further, in the cells having these CBM proteins and homologs thereof as described below, the cells in which they are highly expressed are transferred to in vivo sites where GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycans are expressed. It can be possible to reach. Furthermore, by introducing such a CBM protein gene into good bacteria such as lactic acid bacteria and bifidobacteria, it can be a highly safe and effective therapeutic agent or transport medium.

本発明により得られたピロリ菌増殖抑制剤を含有する飲食品は、胃疾患を軽減したり治癒したり予防したりするのに有用である。その物質が強いピロリ菌増殖抑制作用を発現するから、飲食品にピロリ菌増殖抑制剤を少量添加するだけで優れた抗ピロリ菌作用を奏する。   The food and drink containing the Helicobacter pylori growth inhibitor obtained by the present invention is useful for reducing, curing or preventing gastric diseases. Since the substance exhibits a strong H. pylori growth inhibitory action, an excellent anti-H. Pylori action can be obtained just by adding a small amount of H. pylori growth inhibitor to food and drink.

本発明のピロリ菌増殖抑制剤を含有する医薬製剤は、ピロリ菌に由来する慢性胃炎や胃潰瘍等の胃疾患の治療・症状緩和・予防に用いられる。また、糖鎖含有物質が強いピロリ菌特異的増殖抑制作用を発現するので、この医薬製剤を少量服用するだけで優れた抗ピロリ菌作用を奏し、副作用が発現せず、内科的治療で胃疾患を治癒するのに有用である。   The pharmaceutical preparation containing the Helicobacter pylori growth inhibitor of the present invention is used for the treatment, symptom alleviation and prevention of gastric diseases such as chronic gastritis and gastric ulcer derived from Helicobacter pylori. In addition, since the sugar chain-containing substance exhibits a strong H. pylori-specific growth-inhibiting action, it is possible to produce an excellent anti-H. Pylori action just by taking a small amount of this pharmaceutical preparation, and no side effects occur. Useful for healing.

α−N−アセチルグルコサミニダーゼホモログのアミノ酸配列の一次構造Primary structure of amino acid sequence of α-N-acetylglucosaminidase homolog 調製するCBM領域CBM region to be prepared 各種CBM−GSTの糖蛋白質への結合Binding of various CBM-GSTs to glycoproteins 各種CBM−GSTのGlcNAcα1→4Galβ残基含有糖蛋白質への結合Binding of various CBM-GSTs to GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing glycoproteins 各種CBM−GSTのLAcNAc含有糖鎖への結合力Binding strength of various CBM-GST to sugar chains containing LAcNAc 各種CBM−GSTのGlcNAcα1→4Galβ残基を表層に持つ細胞への結合Binding to cells having GlcNAcα1 → 4Galβ residues on the surface of various CBM-GSTs

ムチンは、主にヒトやマウスなどの高等生物や一部の動物類の消化器官内に存在する糖蛋白質であり、本発明において胃ムチンとは、ヒトやマウス、およびブタなどの胃や十二指腸に存在する、MUC1、MUC5ACやMUC6を含む混合物である。これらのうち、MUC5ACやMUC6は、O−結合型糖鎖が密集した構造を有していることが特徴であり、MUC5ACとMUC6はお互い混合せずに分離して存在することが示されている。特にMUC6が有するO−結合糖鎖の非還元末端には、以下のようなGlcNAcα1→4Galβ残基が高度に結合しており、シアル酸含量が低いことから、その溶液は中性を示す。またMUC6は、胃体部粘膜下部の副細胞から分泌されるので、結果的にこれらの周辺(胃体部粘膜下部)、すなわち胃粘膜下の粘膜筋板に近い部位に多く存在することが知られている。本発明において用いるブタ胃ムチン(PGM
TypeIII(Sigma)および、PGM ClassIII(PGM TypeIIIより精製))は、GlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンを有するMUC6を比較的多く含有するムチンであることが知られている。
Mucin is a glycoprotein that exists mainly in the digestive organs of higher organisms such as humans and mice and some animals. In the present invention, gastric mucin is defined in the stomach and duodenum of humans, mice, and pigs. It is a mixture containing MUC1, MUC5AC and MUC6. Among these, MUC5AC and MUC6 are characterized by having a dense structure of O-linked sugar chains, and it has been shown that MUC5AC and MUC6 exist separately without being mixed with each other. . In particular, the following GlcNAcα1 → 4Galβ residue is highly bound to the non-reducing end of the O-linked sugar chain of MUC6, and the sialic acid content is low, so that the solution is neutral. In addition, since MUC6 is secreted from subcells in the lower gastric body mucosa, as a result, it is known that a large amount of MUC6 is present in the vicinity (lower gastric mucosa), that is, in a portion near the mucosal muscle plate under the gastric mucosa. It has been. Porcine gastric mucin (PGM) used in the present invention
Type III (Sigma) and PGM Class III (purified from PGM Type III)) are known to be mucins containing a relatively large amount of MUC6 having a GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan.

本発明において用いられるタンパク質は、クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium
perfringens strain13)由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼのC末端に付随する複数のCBM領域のN末端2番目から6番目までを含む領域が特に好ましいが、複数のCBMをC末端側に有するグリコシルハイドロラーゼファミリー89(GH89)に属するα−N−アセチルグルコサミニダーゼのホモログは、ビフィドバクテリウム ビフィダム(Bifidobacterium
bifidum)やユーバクテリウム ドリカム(Eubacterium dolichum)やコリンセラ スターコリス(Collinsella stercoris)にも見られるので、それらも本法と同様に用いることができる。これらGH89に属するα−N−アセチルグルコサミニダーゼの複数のCBMは、アミノ酸配列比較により、相同性は低いながらも(35%程度以下)すべてCBM32というファミリータンパクであることが推定されている。したがって、これらの複数のCBM領域がタンデムに並んだ部位を持つ上記菌体由来のホモログも、同じ糖タンパク質糖鎖に対して親和性を有する可能性が高い(図1)。
The protein used in the present invention is Clostridium perfringens (Clostridium).
perfringens strain13) -derived α-N-acetylglucosaminidase is particularly preferably a region comprising the second to sixth N-terminal CBM regions associated with the C-terminus, but a glycosyl hydrolase having a plurality of CBMs on the C-terminal side A homologue of α-N-acetylglucosaminidase belonging to family 89 (GH89) is Bifidobacterium.
bifidum), Eubacterium dolichum, and Collinsella stercoris, which can be used in the same manner as this method. A plurality of CBMs of α-N-acetylglucosaminidase belonging to GH89 are estimated by amino acid sequence comparison to be all family proteins called CBM32 although their homology is low (about 35% or less). Therefore, the homologue derived from the above-mentioned microbial cells having a site in which a plurality of these CBM regions are arranged in tandem is highly likely to have an affinity for the same glycoprotein sugar chain (FIG. 1).

クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens
strain13)由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼのC末端に付随する複数のCBM領域のN末端2番目から6番目までのタンパク質は、特許文献3を参照して、以下の実施例のように調製することができる。また、その他のホモログからのCBMも同様に調製することができる。
Clostridium perfringens
The proteins from the 2nd to the 6th N-terminal of the plurality of CBM regions associated with the C-terminal of α-N-acetylglucosaminidase derived from strain13) are prepared as in the following examples with reference to Patent Document 3. be able to. In addition, CBMs from other homologs can be similarly prepared.

これらのCBMは、担体へ固定化して用いることにより、上記物質を吸着・溶出して、最終的に抗ピロリ菌物質を得ることができる。また、これらのCBMはその他のタンパク質と融合型としても用いることができるので、調製したCBMを担体へ固定化したり、その他の機能性タンパク質との融合タンパク質としても用いることができる。   By using these CBMs immobilized on a carrier, the above substances can be adsorbed and eluted, and finally anti-pylori substances can be obtained. In addition, since these CBMs can be used as fusions with other proteins, the prepared CBMs can be immobilized on a carrier or used as fusion proteins with other functional proteins.

本発明において調製したタンパク質の、GlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンに対する親和性を発揮する条件は、pH4から9の緩衝溶液中であれば用いることができるが、具体的には以下のようになる。   The conditions for exerting the affinity of the protein prepared in the present invention for GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan can be used as long as they are in a buffer solution of pH 4 to 9, but specifically, as follows: Become.

溶液は、リン酸緩衝液、炭酸緩衝液、トリス緩衝液などの例を挙げることができ、特にリン酸緩衝化生理食塩水(phospahte buffered saline,PBS)が好ましい。溶液のpHは、中性付近が好ましく、pH6.0からpH8.0が特に好ましい。反応の温度は、15℃から40℃が好ましく、25℃が特に好ましい。反応の時間は、タンパク濃度が数μMから数百μMで数十分から10時間が好ましく、30分〜2時間程度が特に好ましい。しかしながらタンパク濃度が数十nM以下では5時間以上で、比較的高く結合させることができる。反応容器においては、系内の温度を制御でき、かつ溶解しているタンパク質や糖質化合物を特に吸着させるものでないかぎり、どのようなものを用いてもよい。また、反応においては、撹拌や振とうを行えば、反応時間を短縮することができる。   Examples of the solution include a phosphate buffer solution, a carbonate buffer solution, and a Tris buffer solution, and phosphate buffered saline (PBS) is particularly preferable. The pH of the solution is preferably near neutral, and particularly preferably from pH 6.0 to pH 8.0. The reaction temperature is preferably 15 to 40 ° C, particularly preferably 25 ° C. The reaction time is preferably several tens of minutes to several hundreds of μM and several tens of minutes to 10 hours, particularly preferably about 30 minutes to 2 hours. However, when the protein concentration is several tens of nM or less, it can be bound relatively high in 5 hours or more. Any reaction vessel may be used as long as it can control the temperature in the system and does not particularly adsorb dissolved proteins and carbohydrate compounds. In the reaction, the reaction time can be shortened by stirring and shaking.

以下に、本発明の消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチドを調製し、その機能を調査した実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明を何ら限定するものではない。   Hereinafter, a polypeptide that specifically binds to the sugar chain of the gastrointestinal mucin of the present invention will be specifically described with reference to examples in which its function was investigated, but the present invention is not limited in any way. .

(1.1 CBMの調製)
特許文献3を参考に、ウェルシュ菌(Clostridium perfringens strain13)のゲノムを鋳型として遺伝子増幅(増幅領域と用いたプライマーを図1と表1に示す)を行い、制限酵素(SacIおよびXhoI)処理を行った後、タンパク質発現用ベクター(市販(Takara)のコールドショック系タンパク質発現用ベクター(pcold
TF)のマルチクローニングサイトへグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)遺伝子を導入したプラスミド)へ、制限酵素サイト(5'末端側にSacIと3'末端側にXhoI)で導入し、発現宿主である大腸菌(BL21(DE3))へ形質転換した。これをアンピシリン濃度50μg/mlを含有するLB培地中(2ml)で前培養し、さらに同培養液1000ml中でOD600で0.6になるまで30℃で3時間、震盪培養した。その後、IPTGを0.05mM、グルコース0.5%で添加し、15℃、24時間震盪培養することで、本タンパク質を発現した大腸菌を調製できた。集められた菌体へ、1mg/ml濃度でリゾチームを添加し(全量4ml)、さらにPBS溶液を加え全量を20mlとした。この懸濁溶液を氷上で超音波破砕し、20000×gで10分遠心後、上清を市販のHis-tagアフィニティーカラムを使った精製法(MN社、Protino-Ni-TED2000)、もしくはグルタチオンビーズ(GEヘルスケア)を使用した精製法により精製した。溶出は200mMイミダゾール(His-tagによる精製法)もしくは20mM還元型グルタチオン(GST-tagによる精製法)を用いて行った。この溶液を、限外濾過膜(排除分子サイズ100000)を用いることにより、上記精製に用いたイミダゾールもしくは還元型グルタチオン等を除き、結果的に目的タンパク質をリッター培養あたり100-200mgで得ることができた。
(1.1 Preparation of CBM)
Referring to Patent Document 3, gene amplification is performed using the genome of Clostridium perfringens strain 13 as a template (amplification region and primers used are shown in FIG. 1 and Table 1), and restriction enzyme (SacI and XhoI) treatment After that, protein expression vectors (commercially available (Takara) cold shock protein expression vectors (pcold
TF) is introduced into the multicloning site of the glutathione S transferase (GST) gene) at the restriction enzyme sites (SacI on the 5 ′ end side and XhoI on the 3 ′ end side), and E. coli (BL21 (DE3)). This was precultured in LB medium (2 ml) containing an ampicillin concentration of 50 μg / ml, and further shake-cultured at 30 ° C. for 3 hours until the OD600 reached 0.6 in 1000 ml of the same culture solution. Thereafter, IPTG was added at 0.05 mM and glucose 0.5%, followed by shaking culture at 15 ° C. for 24 hours to prepare Escherichia coli expressing this protein. To the collected cells, lysozyme was added at a concentration of 1 mg / ml (total amount 4 ml), and a PBS solution was further added to make the total amount 20 ml. This suspension is sonicated on ice and centrifuged at 20000 xg for 10 minutes, and the supernatant is purified using a commercially available His-tag affinity column (MN, Protino-Ni-TED2000) or glutathione beads. Purified by a purification method using (GE Healthcare). Elution was performed using 200 mM imidazole (purification method using His-tag) or 20 mM reduced glutathione (purification method using GST-tag). By using an ultrafiltration membrane (excluded molecule size of 100,000), this solution can be obtained at 100-200 mg per liter culture as a result of removing the imidazole or reduced glutathione used for the purification. It was.

Figure 0005951199
Figure 0005951199

(2.1 調製したCBMのGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンに対する親和性の調査、ドットブロットによる調査)
PBSに溶解した種々の糖蛋白質糖鎖および糖鎖(ウシ顎下腺ムチン(シグマ、Type I−S、BSM(図3))、ヒト消化管ムチン(和光、HGM(図3))、ブタ胃ムチンの粗精製物(シグマ、TypeIII、PGM
TypeIII(図3))、ブタ胃ムチン(TypeIIIムチン)の精製物(関東化学、PGM ClassIII(図3))、フェツイン(シグマ、Fetuin(図3))、アシアロフェツイン(シグマ、Asialo
Fetuin(図3))、コンドロイチン硫酸(生化学、C.S.(図3))、ヘパリン硫酸(生化学、H.S.(図3))1μg/μL溶液の10μLをニトロセルロースメンブレン(PROTRAN BA−80、WHATMAN)にスポッティングし、60℃、1時間乾燥させた。メンブレンを0.05%Tween20含有PBSに溶解した3%ウシ血清アルブミン(BSA)に、室温3時間浸漬することで、ブロッキングした。各CBM−GSTタンパク質をPBSに溶解した溶液1mL(1μM)を、ブロッキング後のメンブレンに添加し、25℃で2時間インキュベートした。メンブレンを0.05%Tween20含有PBS4mLにて5回洗浄し、1mLの西洋わさび由来のパーオキシダーゼが融合した、抗GSTモノクローナル抗体(ナカライテスク、(1:25,000))を添加した。室温で1時間インキュベート後、メンブレンを0.05%Tween20含有PBS4mlにて5回洗浄し、結合した上記モノクローナル抗体を、ケミルミネッセンス試薬(ECLプラス、GEヘルスサイエンス)による発光により検出した。結果を図2に示す。
(2.1 Investigation of affinity of prepared CBM for GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan, investigation by dot blot)
Various glycoprotein sugar chains and sugar chains dissolved in PBS (bovine submandibular gland mucin (Sigma, Type IS, BSM (FIG. 3)), human gastrointestinal mucin (Wako, HGM (FIG. 3)), porcine stomach Crude product of mucin (Sigma, Type III, PGM
Type III (Fig. 3)), purified porcine stomach mucin (Type III mucin) (Kanto Chemical, PGM Class III (Fig. 3)), fetuin (Sigma, Fetuin (Fig. 3)), asialofetin (Sigma, Asialo)
Fetuin (FIG. 3)), chondroitin sulfate (Biochemical, CS (FIG. 3)), heparin sulfate (Biochemical, HS (FIG. 3)) 10 μL of a 1 μg / μL solution was added to a nitrocellulose membrane (PROTRAN). (BA-80, WHATMAN) and dried at 60 ° C. for 1 hour. The membrane was blocked by being immersed in 3% bovine serum albumin (BSA) dissolved in PBS containing 0.05% Tween 20 for 3 hours at room temperature. 1 mL (1 μM) of a solution in which each CBM-GST protein was dissolved in PBS was added to the membrane after blocking and incubated at 25 ° C. for 2 hours. The membrane was washed 5 times with 4 mL of PBS containing 0.05% Tween 20, and 1 mL of horseradish peroxidase-fused anti-GST monoclonal antibody (Nacalai Tesque, (1: 25,000)) was added. After incubation at room temperature for 1 hour, the membrane was washed 5 times with 4 ml of PBS containing 0.05% Tween 20, and the bound monoclonal antibody was detected by luminescence with a chemiluminescence reagent (ECL plus, GE Health Science). The results are shown in FIG.

以上の結果から、調製したCBMは、ムチン型糖蛋白質に強い結合性を有し、特にCBM4領域を含むGST融合体が、αGlcNAc含有PGMClassIIIムチン、すなわちGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンを有する糖蛋白質糖鎖に強く結合することが示された。また他の糖鎖には結合しにくいこともわかった。さらに、各CBM−GSTの比較から、少なくともCBM4領域がGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカン、すなわち非還元末端のαGlcNAcへの結合に必要であることもわかった。またCBM4−5−GSTはへパリンに結合することもわかった。これは、へパリンはGlcNAcα−もしくはGlcN−SO残基を有することから、CBM4領域がへパリンの結合にも関与することが考えられる。 From the above results, the prepared CBM has a strong binding property to mucin-type glycoprotein, and in particular, the GST fusion containing the CBM4 region is a sugar having an αGlcNAc-containing PGMCclassIII mucin, that is, a GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan. It was shown to bind strongly to protein sugar chains. It was also found that it was difficult to bind to other sugar chains. Furthermore, it was found from comparison of each CBM-GST that at least the CBM4 region is necessary for binding to GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan, that is, αGlcNAc at the non-reducing end. It was also found that CBM4-5-GST binds to heparin. This is probably because heparin has a GlcNAcα- or GlcN-SO 4 residue, so that the CBM4 region is also involved in heparin binding.

(2.2 調製したCBMのGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンに対する親和性の調査、サンドイッチイライザによる調査)
PBS溶液に溶解させたブタ胃ムチン(TypeIII,シグマ)の0.5%溶液100μLを、GlcNAcがαで結合した糖鎖に特異的に結合するモノクローナル抗体(HIK1083)を固定化したサンドイッチエライザキット(関東化学)のエライザプレートの各ウェルに注入した。プレートを37℃で2時間静置した後、各ウェルを0.05%Tween20含有PBSの400μLにて5回洗浄した。次に、100μLの西洋わさび由来のパーオキシダーゼ(HRP)が融合した、抗GSTモノクローナル抗体(ナカライテスク、(1:25,000))を添加した。室温で1時間インキュベート後、各ウェルを0.05%Tween20含有PBS400μLにて5回洗浄し、結合した上記モノクローナル抗体を、キットに付属したHRP反応試薬を添加後30分静置した後停止し、マイクロプレートリーダーで検出(420nm)した。結果を図4に示す。
(2.2 Investigation of affinity of prepared CBM for GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan, investigation by sandwich equalizer)
A sandwich ELISA kit in which 100 μL of a 0.5% solution of porcine stomach mucin (Type III, Sigma) dissolved in a PBS solution is immobilized with a monoclonal antibody (HIK1083) that specifically binds to a sugar chain to which GlcNAc is bonded with α. It was injected into each well of an ELISA plate of Kanto Chemical). After allowing the plate to stand at 37 ° C. for 2 hours, each well was washed 5 times with 400 μL of PBS containing 0.05% Tween20. Next, an anti-GST monoclonal antibody (Nacalai Tesque, (1: 25,000)) fused with 100 μL of horseradish peroxidase (HRP) was added. After incubating at room temperature for 1 hour, each well was washed 5 times with 400 μL of PBS containing 0.05% Tween 20, and the bound monoclonal antibody was allowed to stand for 30 minutes after adding the HRP reaction reagent attached to the kit, and then stopped. Detection (420 nm) with a microplate reader. The results are shown in FIG.

結果から、CBM2−6−GSTが強くGlcNAcα1→4Galβ残基含有糖蛋白質へ結合することが、有意差を持って示された。尚、実施例2で示されたドットブロットの結果により、CBM2−4−GST,CBM2−5−GST,およびCBM2−6−FIVAR−GSTもプレート上のGlcNAcα1→4Galβ残基に結合していると考えられるが、本方法においてはCBM2−6−GSTに比較して、有意差を持って示されなかった。   The results showed that CBM2-6-GST strongly bound to GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing glycoprotein with a significant difference. According to the result of the dot blot shown in Example 2, CBM2-4-GST, CBM2-5-GST, and CBM2-6-FIVAR-GST are also bound to GlcNAcα1 → 4Galβ residue on the plate. Although it is considered, it was not shown in the present method with a significant difference compared to CBM2-6-GST.

以上の結果より、本発明により提供されたCBM2−6タンパク質がピロリ菌増殖抑制作用を有する糖蛋白質へ結合することが示された。また、これらの結果から、C末端領域に複数のCBM32(もしくはFA58C)領域を含むGH89ファミリーのα―N―アセチルグルコサミニダーゼにおいては、その触媒領域よりもC末端方向に存在する複数のCBM領域を含むタンパク質がαGlcNAc含有ムチンに結合することが推定された。すなわち、この領域を含むタンパク質の調製が、ピロリ菌増殖抑制作用を有する糖蛋白質調製にとって重要であることがわかった。   From the above results, it was shown that the CBM2-6 protein provided by the present invention binds to a glycoprotein having an activity of inhibiting H. pylori growth. From these results, the GH89 family α-N-acetylglucosaminidase containing a plurality of CBM32 (or FA58C) regions in the C-terminal region includes a plurality of CBM regions present in the C-terminal direction from the catalytic region. It was estimated that the protein binds to αGlcNAc-containing mucins. That is, it was found that the preparation of a protein containing this region is important for the preparation of a glycoprotein having an inhibitory effect against H. pylori growth.

(2.3 調製したCBMの蛍光基を含有したGalβ1→4GlcNAc−R化合物への結合力の検証)
N−アセチルラクトサミン(Galβ1→4GlcNAc―R)の還元末端(R)を、ポリエチレングリコールを介してテトラメチルローダミン基に結合させた化合物(LAcNAc−TMR、MW;1141.4)をPBSに溶解させ、調製した各種CBM−GST(CBM2−3―GST、CBM3−4―GST、CBM4−5―GST、CBM5−6―GST、CBM2−6―GST、CBM3−6―GST、CBM4−6―GST、GSTをPBSに終濃度(1nMから1μM)で添加し、その時の拡散時間をオリンパスMF−20により測定した。この結果により、LAcNAc−TMRへの結合力の比較により、CBM3−6―>CBM2−6―>CBM5−6−>CBM4−5−>CBM4−6−>GST>CBM3−4−と推定された。
(2.3 Verification of binding force to Galβ1 → 4GlcNAc-R compound containing fluorescent group of prepared CBM)
A compound (LAcNAc-TMR, MW; 1141.4) in which the reducing end (R) of N-acetyllactosamine (Galβ1 → 4GlcNAc-R) is bound to a tetramethylrhodamine group via polyethylene glycol is dissolved in PBS. , Prepared various CBM-GST (CBM2-3-GST, CBM3-4-GST, CBM4-5-GST, CBM5-6-GST, CBM2-6-GST, CBM3-6-GST, CBM4-6-GST, GST was added to PBS at a final concentration (from 1 nM to 1 μM), and the diffusion time at that time was measured by Olympus MF-20, and as a result, CBM3-6-> CBM2- was compared by comparing the binding strength to LAcNAc-TMR. 6->CBM5-6->CBM4-5->CBM4-6->GST> CBM3-4- It was decided.

以上の結果とドットブロット等(実施例2.1および実施例2.2)の結果より、CBM2とCBM5が少なくともガラクトース(Gal)への結合に関与することが推察された。さらに、上記の方法において、同時に蛍光偏光度(mP)を蛋白質の濃度変化とともに測定することで、CBM2−3−GSTおよびCBM2−6−GSTのLAcNAc−TMRへの結合力を、解離定数(Kd)としてそれぞれ、1.422μM、4.007μMであることを算出することができた(図5)。   From the above results and the results of dot blots and the like (Example 2.1 and Example 2.2), it was inferred that CBM2 and CBM5 are involved in at least binding to galactose (Gal). Furthermore, in the above method, the degree of binding of CBM2-3-GST and CBM2-6-GST to LAcNAc-TMR can be determined by measuring the degree of fluorescence polarization (mP) simultaneously with the change in protein concentration. ) As 1.422 μM and 4.007 μM, respectively (FIG. 5).

αGlcNAc残基を安定発現しているAGS細胞(非特許文献5)およびコントロール細胞に対するCBMタンパクの結合性を調べた。
12Well細胞培養プレートの中に入れたスライドガラス上において細胞を一晩培養した。スライドガラスをPBSで一回洗浄した後、3.7% Paraformaldehyde溶液に10分間浸漬して細胞を固定化した。さらにPBSで一回洗浄した後、0.1%TritonX―100溶液に5分間浸漬した。PBSにて3回洗浄した後、1%BSA溶液を用いて30分間ブロッキングを行った。0.4μg/mlのCBM2−3−GST溶液およびCBM2−5−GST溶液100μlをスライドガラス上に載せ、室温で一時間反応させた。PBSで3回洗浄した後、一次抗体である抗GST−tag抗体(0.5μg/ml)を一時間反応させ、さらにPBSで3回洗浄したあと、二次抗体である抗マウスIgG−FITC抗体(0.5μg/ml)を30分反応させた。PBSで十分に洗浄した後、カバーガラスを上からかけて封入し、蛍光顕微鏡にて観察した。その結果、α−GlcNAc安定発現AGS細胞(α4GnT cell)に対して、CBM2−5−GSTタンパクが強く結合することが明らかとなった(図6)。
The binding property of CBM protein to AGS cells (Non-patent Document 5) stably expressing αGlcNAc residues and control cells was examined.
Cells were cultured overnight on glass slides placed in 12-well cell culture plates. The slide glass was washed once with PBS and then immersed in a 3.7% Paraformaldehyde solution for 10 minutes to immobilize the cells. Further, after washing once with PBS, it was immersed in a 0.1% Triton X-100 solution for 5 minutes. After washing 3 times with PBS, blocking was performed using a 1% BSA solution for 30 minutes. 0.4 μg / ml CBM2-3-GST solution and 100 μl of CBM2-5-GST solution were placed on a glass slide and allowed to react at room temperature for 1 hour. After washing with PBS three times, the primary antibody anti-GST-tag antibody (0.5 μg / ml) was reacted for 1 hour, and further washed with PBS three times, then the secondary antibody anti-mouse IgG-FITC antibody. (0.5 μg / ml) was reacted for 30 minutes. After thoroughly washing with PBS, a cover glass was sealed from above and observed with a fluorescence microscope. As a result, it was revealed that CBM2-5-GST protein strongly binds to α-GlcNAc stably expressing AGS cells (α4GnT cell) (FIG. 6).

実施例1を参考に、ビフィズス菌(Bifidobacterium bifidum JCM)のゲノムを鋳型にして遺伝子増幅(C末端領域にある5つのCBMをコードする領域)を行い、制限酵素処理後、タンパク質発現ベクター(pET23a、Takara)へ組み込み、実施例3と同様に目的タンパク質を発現誘導させ、精製した。このリコンビナントタンパク質を用いて、実施例2と同様の検討を行った結果、消化管ムチン、特にGlcNAcα1→4Galβ残基含有O−グリカンを有する糖蛋白質糖鎖に強く結合することが示された。また同様に他の糖鎖には結合しにくいこともわかった。   With reference to Example 1, gene amplification (region encoding 5 CBMs in the C-terminal region) was performed using the genome of Bifidobacterium bifidum JCM as a template. After restriction enzyme treatment, protein expression vector (pET23a, The protein of interest was induced and purified in the same manner as in Example 3. As a result of conducting the same examination as in Example 2 using this recombinant protein, it was shown that it strongly binds to a digestive tract mucin, particularly a glycoprotein sugar chain having a GlcNAcα1 → 4Galβ residue-containing O-glycan. Similarly, it was found that it was difficult to bind to other sugar chains.

本発明により提供されたタンパク質を用いた糖鎖分離・抽出方法は、腸内細菌類が有する糖鎖結合ツールを利用する全く新しい方法であり、用いるタンパク質は、従来の一般的な糖鎖に親和性を有する、いわゆるレクチン類とは異なり、その糖鎖に対する高い結合力、および遺伝子工学的な利便性を兼ね備えるために、産業上の利用性は高い。   The sugar chain separation / extraction method using the protein provided by the present invention is a completely new method using a sugar chain binding tool of enterobacteria, and the protein used has an affinity for conventional general sugar chains. Unlike the so-called lectins having the properties, they have a high binding power to the sugar chain and convenience in genetic engineering, and thus are highly industrially applicable.

したがって、調製したタンパクは、ムチン型糖蛋白質糖鎖に関連する加水分解酵素や糖転移酵素への融合による活性強化因子として、およびムチン型糖蛋白質糖鎖(特にGlcNAcα1→4Galβ残基を含有する)を発現する癌組織の病理検査ツールとしても有用である。   Therefore, the prepared protein serves as an activity-enhancing factor by fusion to a hydrolase or glycosyltransferase related to mucin-type glycoprotein sugar chains, and mucin-type glycoprotein sugar chains (particularly containing GlcNAcα1 → 4Galβ residues). It is also useful as a tool for pathological examination of cancer tissues that express

CBM 糖結合モジュール
FIVAR found in various architecture domain
TM transmembrane domain
CBM sugar binding module FIVAR found in various architecture domain
TM transmembrane domain

Claims (5)

クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens)strain13由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼ(配列表の配列番号1)のN末端934番目から1625番目までのアミノ酸配列からなるポリペプチドであって、消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。 A polypeptide comprising an amino acid sequence from N-terminal 934 to 1625 of α-N-acetylglucosaminidase (SEQ ID NO: 1 in the sequence listing) derived from Clostridium perfringens strain 13 , which is a sugar of gastrointestinal mucin A polypeptide that specifically binds to a chain. クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens)strain13由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼ(配列表の配列番号1)のN末端934番目から1348番目までのアミノ酸配列からなるポリペプチドであって、消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。 A polypeptide comprising an amino acid sequence from N-terminal 934 to 1348 of α-N-acetylglucosaminidase (SEQ ID NO: 1 in the sequence listing) derived from Clostridium perfringens strain 13 , which is a sugar of gastrointestinal mucin A polypeptide that specifically binds to a chain. クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens)strain13由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼ(配列表の配列番号1)のN末端934番目から1495番目までのアミノ酸配列からなるポリペプチドであって、消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。 A polypeptide comprising an amino acid sequence from the N-terminal 934th to 1495th of α-N-acetylglucosaminidase (SEQ ID NO: 1 in the sequence listing) derived from Clostridium perfringens strain13 , which is a sugar of gastrointestinal mucin A polypeptide that specifically binds to a chain. クロストリジウム パーフリンジェンス(Clostridium perfringens)strain13由来のα−N−アセチルグルコサミニダーゼ(配列表の配列番号1)のN末端934番目から1922番目までのアミノ酸配列からなるポリペプチドであって、消化管ムチンの糖鎖に特異的に結合するポリペプチド。 A polypeptide consisting of Clostridium perfringens (Clostridium perfringens) strain13 derived alpha-N-acetylglucosaminidase amino acid sequence from the N-terminal 934-th to 1922-th (SEQ ID NO: 1), the gastrointestinal mucin sugar A polypeptide that specifically binds to a chain. 消化管ムチンの糖鎖が、GlcNAcα1−4Galβ残基含有O−グリカンである請求項1から4に記載のポリペプチド。   The polypeptide according to any one of claims 1 to 4, wherein the sugar chain of the digestive tract mucin is a GlcNAcα1-4Galβ residue-containing O-glycan.
JP2011167900A 2010-07-31 2011-07-31 Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin Expired - Fee Related JP5951199B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011167900A JP5951199B2 (en) 2010-07-31 2011-07-31 Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010173229 2010-07-31
JP2010173229 2010-07-31
JP2011167900A JP5951199B2 (en) 2010-07-31 2011-07-31 Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012050428A JP2012050428A (en) 2012-03-15
JP5951199B2 true JP5951199B2 (en) 2016-07-13

Family

ID=45904583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011167900A Expired - Fee Related JP5951199B2 (en) 2010-07-31 2011-07-31 Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5951199B2 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4781851B2 (en) * 2006-03-03 2011-09-28 公益財団法人野口研究所 Novel carbohydrate hydrolase that hydrolyzes αN-acetylglucosaminyl linkage

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012050428A (en) 2012-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zúñiga et al. Utilization of host-derived glycans by intestinal Lactobacillus and Bifidobacterium species
Wesener et al. Recognition of microbial glycans by human intelectin-1
Katoh et al. A bacterial sulfoglycosidase highlights mucin O-glycan breakdown in the gut ecosystem
Katoh et al. Identification and characterization of a sulfoglycosidase from Bifidobacterium bifidum implicated in mucin glycan utilization
Robb et al. Metabolism of a hybrid algal galactan by members of the human gut microbiome
Saumonneau et al. Design of an α-L-transfucosidase for the synthesis of fucosylated HMOs
Echeverria et al. Chemoenzymatic synthesis of N-glycan positional isomers and evidence for branch selective binding by monoclonal antibodies and human C-type lectin receptors
Sugiyama et al. Introduction of H-antigens into oligosaccharides and sugar chains of glycoproteins using highly efficient 1, 2-α-l-fucosynthase
Shimada et al. α-N-Acetylglucosaminidase from Bifidobacterium bifidum specifically hydrolyzes α-linked N-acetylglucosamine at nonreducing terminus of O-glycan on gastric mucin
Kenny et al. Presence of terminal N-acetylgalactosamineβ1-4 N-acetylglucosamine residues on O-linked oligosaccharides from gastric MUC5AC: involvement in helicobacter pylori colonization?
Wilbrink et al. Galactosyl-lactose sialylation using Trypanosoma cruzi trans-sialidase as the biocatalyst and bovine κ-casein-derived glycomacropeptide as the donor substrate
Andresen et al. Involvement of the Streptococcus mutans PgfE and GalE 4-epimerases in protein glycosylation, carbon metabolism, and cell division
Fujita et al. Glycoside hydrolase family 89 α-N-acetylglucosaminidase from Clostridium perfringens specifically acts on GlcNAcα1, 4Galβ1R at the non-reducing terminus of O-glycans in gastric mucin
Heine et al. Identifying efficient Clostridium difficile toxin A binders with a multivalent neo-glycoprotein glycan library
Okuyama et al. Strict binding specificity of small-sized lectins from the red alga Hypnea japonica for core (α1-6) fucosylated N-glycans
Zhang et al. Characterization of a novel fructosyltransferase from Lactobacillus crispatus, InuCA, that attaches to the cell surface by electrostatic interaction
JP5951199B2 (en) Polypeptide that specifically binds to the sugar chain of gastrointestinal mucin
Sumiyoshi et al. Hypersialylated type-I lactosamine-containing N-glycans found in Artiodactyla sera are potential xenoantigens
US10281460B2 (en) Polyporus squamosus-derived recombinant lectin specific for sialic acid linkage
Ndeh et al. A genetic locus in the gut microbe Bacteroides thetaiotaomicron encodes activities consistent with mucin-O-glycoprotein processing and plays a critical role in N-acetylgalactosamine metabolism
JP5917913B2 (en) Improved methods for carbohydrate-related enzymes
JP5425481B2 (en) Novel carbohydrate hydrolase that hydrolyzes α-N-acetylglucosaminyl linkage
WO2013077563A1 (en) Halocynthia roretzi-derived sialic acid transferase and method for synthesizing sialicated glycoconjugates using same
US11767351B2 (en) Recombinant lectin and uses thereof
JP4781851B2 (en) Novel carbohydrate hydrolase that hydrolyzes αN-acetylglucosaminyl linkage

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150430

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150602

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150803

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20151224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160324

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20160406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160531

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160608

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5951199

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees