第 10 話 実験室で糖鎖を作る ~化学酵素法

 糖鎖を作る代表的な方法には下記 3 つがあります。
① 化学合成法
② 酵素法
③ 化学酵素法

前々回、前回とで「① 化学合成法」、「② 酵素法」による糖鎖合成についてご紹介しました。
今回は、最後の1つ「③ 化学酵素法」の方法についてご紹介いたします。
 化学合成法、酵素法について紹介しましたが、それぞれ利点と欠点があります。各コラムでは欠点については一切触れませんでしたが。
化学合成法では“理論上”、どのような糖鎖、糖誘導体であっても作ることが可能です。“理論上”というのがポイントで、糖鎖構造が高度に分岐する場合、鎖長が長い(20糖を超えるような)場合、2 位水酸基に対してcis 型のグリコシド形成(Glcでα、GlcNAc でα、Man でβなど)構築する場合など非常に困難を伴うだけでなくコストが膨大になります。科研費であれ、企業での研究費であれ、合成物の使用目的、得られる結果などと投資費用が釣り合うか、すなわち費用対効果を考慮する必要が出てきます。糖鎖の化学合成では立体制御(α、β)の問題が常にあるため、糖鎖が伸ばせば伸ばすほど、そのグリコシル化の都度立体に配慮する必要があります。
酵素法においても、当然ですが欠点があります。第 9 回コラムでも紹介しましたが、糖転移酵素を作用させる場合は、酵素に合わせて特定の受容体と供与体が必要となります(酵素の基質特異性)。裏を返せば特定の基質しか反応しないということになります。供与体は糖転移酵素に対して1つのみ対応するので何も考えなくても良いですが、受容体に関しては基本となる糖鎖骨格にどの程度修飾(グリコシドにリンカーをつける)が許されるかというところが問題となります。
 化学酵素法では、化学法と酵素法の良いとこ取りな方法と言えます。糖転移酵素にとって基質となるような修飾を施した受容体を化学合成法にて調製した後に、糖転移酵素によって目的の糖鎖構造となるように伸長させます。下記図 1 に例を示します。

170131_糖鎖コラム10

O-結合型糖鎖に分類される構造がアミノ酸 Thr に結合し、Fmoc基と呼ばれる疎水性残基を N端に、tert-Butyl基をC端に有する糖アミノ酸構造になります。この基質中にはラクトサミン構造が存在し、当該構造を認識する GlcNAcT (N-acetyl glucosaminyltransferase) とその基質 UDP-GlcNAc を作用させ GlcNAc を導入します。続いて GalT (galactosyltransferas) とその基質 UDP-Gal を作用させ Gal を導入します。1連の反応によって新たにラクトサミン構造をさらに1つ持つ構造を容易に合成することができます。この例のように、酵素の基質となりうる構造をデザインできれば、化学酵素法は糖鎖を合成する上で非常に強力なツールとなります。化学合成法で核を作り、酵素法によって目的となる糖鎖構造へと導くのが化学合成法です。

弊社では、熟練した技術と豊富な経験、知識を持った研究員による受託合成サービスを実施しております。どのような糖鎖でも最適なルートを策定し、低コストかつ高品質の糖鎖を合成いたします。単糖誘導体、糖鎖、糖ペプチドなど様々な糖関連物質の合成に対応していますので、まずはお気軽に御相談ください。

筆者プロフィール
naruken 
博士(理学)北海道大学大学院理学研究科
専門:糖鎖工学、タンパク質工学、構造解析
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  • 試薬販売
  • 質量分析装置を用いた糖鎖解析
  • 蛍光ラベル化単糖組成解析
  • NMRを用いた糖鎖解析
  • 糖誘導体合成と糖鎖合成
  • タンパク質品質管理