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、 ① 化学合成法 ② 酵素法 ③ 化学酵素法の 3 つがあります。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」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。今まで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、非常な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、合成物の使用目的や得られる結果等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ことは必要です。また、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、糖鎖を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もあります。

　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つにのみ対応するので、何も考えなくても良いのですが、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、という点が問題となります。　

　では「化学酵素法は？」というと、化学合成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

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図１

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。一連の反応によって、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。

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