糖鎖結合による生体機能分子の高活性化

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455435
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 瓜生 敏之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80011005)
• 研究分担者: かつら谷 要 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (20251465)
• キーワード: 糖タンパク質 / オリゴ糖質 / 酵素活性 / アルカリフォスファターゼ / マルトオリゴ糖 / NMR / 還元アミノ化 / ポリリジン

研究概要

温和な条件でタンパク質にオリゴ糖鎖を結合させる反応をまず調べた。還元剤のNaBH_3CNを用い37℃数時間でタンパク質のモデル化合物であるポリリジンおよびポリアルギニンの側鎖アミノ基に、糖残基数2〜7のマルトオリゴ糖を結合させ得る反応を見出した。糖鎖結合ポリリジンおよびポリアルキニンの_<13>CNMRスペクトルにおいて、新規に糖成分の吸収および末端アミノ基の隣の炭素吸収が、未反応物のそれより数ppm離れて現れるので、それを定量した。10当量のマルトース(2糖)やマルトペンタオースをオリゴ糖として用い、85〜90%の糖鎖置換率が得られる条件を見出した。次に、天然の酵素へ適用した。aldolase,1actate dehydrogenase,6-phosphogluconic dehydrogenase,cholinesterase,およびphosphatase alkaline(アルカリフォスファターゼ)に充分量のマルトースを還元アミノ化反応で結合させた。aldolase(9%)を除いた他の4つの酵素は、マルトース結合反応後の活性低下が少なく、元の活性の58〜90%を保持していた。アルカリフォスファターゼにつき、マルトースおびマルトヘプタオース(7糖)を結合させて、酵素活性を評価した。糖鎖の結合により酵素活性は低下したが、10日〜120日間経過後の酵素活性は糖鎖結合により大幅に保持されることが分った。60℃熱処理の影響を調べたところ、糖鎖結合物は60〜120分後の残存活性がやや高かった。アルカリフォスファターゼについては、糖鎖長の長いマルトヘキサオ一ス結合物の方が、トリオースやペンタオースよりも60分後まで保持された活性値が高かった。糖鎖の種類、長さ、置換度の影響をさらに調べる予定である。
また、糖鎖によってタンパク質が受ける影響を解明するため、硫酸化カードラン、コンドロイチン硫酸、ヘパリンなどの糖鎖と、ポリリジン、リジン・アルギニンコポリマーなどのモデルタンパクとの相互作用を、高分解能NMRを用いて調べた。糖の硫酸基とペプチド鎖のアミノ基との間で起こる強い相互作用が、NMRの吸収の顕著な変化として初めて捉えられた。

研究成果

• [文献書誌] K.-J.Jeon, K.Katsuraya, Y.Kaneko, T.Mimura, T.Uryu: "Studies on Interaction Mechanism of Sulfated Polysaccharides as an AIDS Drug by NMR" Macromolecules. 30. 1997-2000 (1997)
• [文献書誌] Y.Gao, K.Katsuraya, H.Nakashima, T.Uryu, et.al.: "Synthesis of Regioselective Substituted Crudlan Sulfates with Medium Molecular Weights and Their Specific Anti-HIV-1 Activites" Macromaolecules. 30. 3224-3228 (1997)
• [文献書誌] Y.-S.Choi, T.Yoshida, N.Yamamoto, and T.Uryu, et.al.: "Synthesis of Sulfated Deoxy-Ribofuranans Having Selective Anti-AIDS Virus Activitu by Ring-Opening Copolymerization of 1,4-Anhydro Ribose Deriavatives" Polymer Journal. 29. 374-379 (1997)
• [文献書誌] T.Uryu, K.Katsuratya, et.al.: "Synthesis of Sulfated Alkyl Oligosaccharides with Potent Anti-HIV Activity" Maclomol.Symp.,. 120. 147-158 (1997)
• [文献書誌] Y.Gao, K.Katsuratya, Y.Kaneko, T.Uryu, et.al.: "Syntesis of Azidothymidine-Bound Curdlan Sulfate with Anti-Human Immunodeficiency Virus Activity in Vitro" Polymer.Journal.30. 31-36 (1998)
• [文献書誌] K.-J.Jeon, K.Katruraya, T.Uryu: "NMR Studies on Interactions between a Sulfated Polysaccharide Heparin and a Protein Model Compound" Sen-i Gakkaishi. 53. 533-539 (1997)
• [文献書誌] K.Katsuraya, K.Inazawa, H.Nakashima, T.Uryu: "Biochemical Functions and Biotechnology of Natural and Artificial Polymers" ATL Press, 11 (1996)
• [文献書誌] K.Matsuzaki, T.Uryu, T.Asakura: "NMR Spectroscopy of Polymers" Japan Scientifics Societies Press and Karger, 275 (1996)