Jpn. J. Phyco.l (Sorui) 55: 33‑38. March 10 ，2007

秋季藻類シンポジウム

堀r海藻と健康の展望一大学研究室からの報告』講演伽 11. 18}I

貫治 :海藻資源からの糖鎖標的医薬素材 ・生化学素材 ・健康食品素材の開発

はじめに

生休日英や体液に存在する複合糖質( 糖タンパク質や糖脂質)の臓鎖は， タンパク質や脂質の生合成下流で付加 され， それ

11昔.s!1r:(; k i¥' ars l。
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I・);( :I S A a.2‑6(3 ) G:IIs

れた成熟分子( 糖タンパク質) の機能 を推しはかることはできない。 このように，糖室長iは糖複合体として存在するタン パ
ク質や脂質 に最終的な機能を付与し，医療 な どの応用分野と密接に関わっている 。事実，細胞表面に存在する糖鎖は剤1胞の顔" として 極々の訓1I胞間，細胞ーマ トリ ックス 問のキ
lIli
作用において 一種の情報素子 として機能するこ とがま1 られて

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土品lanα 1‑2 1¥ 1:111α' " υーa( M :lIl a l‑2 ):‑ ¥i I:1Il αr ‑んどのタンパク質は糖タンパク質 として存在することはよく

fil さ
それらの迫伝子情報やタンパク質情報のみでは翻訳後修tf

土向 山 l高 マンノース聖

付加され糖タンパク質として存在する 。 また ，血清中のほと知られている 。言 い換えれば，多くのタンパク質については，・ト‑5 : l¥l lIIIU ( " ・'ら生体分子の機能発現に 必須である( 図 1)。例 えば，生物においては生合成されるタンパク質の 5 0 % 以上は私Ii が.. .L ....

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コア構造

分瞳情造

￨立12

はウィスルからヒトに 至る 広範囲の生物相に存在し，糖鎖のいる。糖鎖の梢造には，生物種，組織 ・刺lJ 包極，病変などに識別，制1 胞 の識別，生体 1史と の結合によるシグナ ルトラ ンス2)。 これら糖鎖の機能の重要性が明らかにされるに伴い ，私!i鎖は核酸，タンパク質に次ぐ第 3 の生命の担当と して位 i世づけこと が明 らか にされて きている (3 ) (図 1)。 これらの機能は依存して多様性があり ，
情報素子と 言 われる 1:1=1縁で もある (1ヌ￨ダクションな どを通し て多憾な生物機能( 生物活性 ) を示す

られる ようにな った 。現在，糖鎖の機能や応用技術に ￨却する分野において便利な試薬としてすでに市販されているレクチ

新しい研究分野と して糖鎖生物学や糖鎖工学 に関するグライ
コミ ックス 研究が活発に展開されている (1. 2 )。

一方，糖鎖が情報素子として機能するためには多種類の税fI

レクチンの応用特性で もあり ，生物学，*，低学，医学な どのンも 多い。一般に，レクチンの分子構造や認識する糖構造は由来する 生物種 により異なり，

この 多様性がレ クチンの応用性を高めて おり，新規の柏町i認 識能や生物活性を示すレクチ*j'j 素子を認識，識別 する分子が必要でトあり ， その主たるもの

ンの開発研究が活発に行われている 。

が存在する 。 したがって ，レ クチンも多種類存在し ，粕鎖と理されて食料や 肥 料， 飼 料 と し て 利 用 さ れ て い る だ け で なとして生体内にはレ クチン と総称される柏結合性タン パク質

相布I i 的に細胞内，細胞間， および細胞ーマ トリ ックス 問で重要な役割を架たしており，糖鎖生物学や糖鎖工学に閲する (iJ f
究分野で欠かせないタ ーゲッ 卜分子 となっている 。 レクチン

‑ ・ は細飽由 踊 1( 薗圃の生物学問世嗣}

四毒く，バイオケミカル源としても多様に 利用 されている( 図 3)。

なかでも海藻多糖は含有誌も多い こと から応用研究の格好の対象 とな ってい る。一方，海誕のタンパク質につ いては，あi!

炭水化物 (4 0‑‑60 % )レヲチンは細胞の臥を見分ける 2. . 白血別嗣園田箇別
組飽へ白面合{ シゲナルトランスダクシヨン}

も 捕時岨酷{ レクチン由・匪}園圃鋼軍隊多置煩存在する'

視点、を海藻資源に転じ る と，海藻は ，直接あるいは加工処

レクチンは多橿顕存在する f

アルギンM. 寒天. カラゲーナン. 7 コ

タ ン パ ク 質 (5‑40 % ) イダン. その他生理，苦佐多結
色素デンパウ質
レヲチン

酵素、

アミノ濫 ペプチド、密類.
フェノール頭、その他生理活性
低分子化合物

Iglj

肥料

o

バイオケミカル

低分子化合物

δ細胞

古

t:︐p此 吉
宗
一

E 時 向

[U

食料

脂 質 (1‑ 2 % )i!l疫不飽和脂肪百品ステ
ローJ". 生理活性脂質

ミネラJレ(8‑40 % )C (l. M g . 1. P. Fe.

z" なと'

も餌料

l玄13 海泌資油ij の利川の多峨
'1'1:

34
表l

海藻におけるレクチン( 赤血球凝集索) の検索結巣

海藻種

活性積の数( 活性種数/ 検索積数)

渦鞭毛藻，ラフィド藻および珪藻におけるレクチン( 赤血球凝集索) および溶血素の検索( 12
1

表2

赤血球

緑藻 a
紅藻 b
褐藻 c
計

活性種の検出率

動物

ヒト

魚類

Z
‑
n

24 / 51

27 / 44

3 /3

34/54

74/1 IO

53/15737/37

120/196

13 / 19

38/76

24/24

51 / 7 6

111/160118/27764/64

205/326

69%

429も

指養液

赤 sll球的 lfil活性 a
凝集活性 a赤血球
iおI血活性 b
凝集活性 a100%

渦鞭毛藻

Alexandrium cohorticula
A，
tamarense
A，catenellaAmphidinium carterae
Coo/ia monofis
Gymnodinium mikimotoi
G，catenatum
Gymnodinium sp
Heferocapsa sp ，Prorocenfrum /im a
P. balficump，mcans

63%

5 日 10 科 15 属に属する 54 極b 紅 E車検索種: 8 日31 科 93 属に属する 196 種
c 褐藻検索種 :10 日26 科 50 属に属する 76flJ!
a 緑藻検索種:

質多糖やポリフェノールなどの存在もあって抽出・精製が比ラフィド藻による興味深い海藻レクチンの研究報告も増加しつつある。

その結果，海藻由来のものは他生物グループのものとは異なる性質をもつものが多く，新しいレクチン群として基礎と応用の両面から興味深いことがわかってきた。特に，その糖結合特異性はユニークで，特定の糖鎖構造を選択的に認識する

海藻レクチンは，糖鎖を標的とする種々の応用分野での活用が期待できる。ここでは，糖鎖を標的とした選択性の高い医薬素材，生化学素材および健康食品素材としての海藻レクチンの性状を概観し，利用の可能性を考えてみたい。

1 . 海藻レクチン( 赤血球凝集素) の分布

レクチン" の名付け親) らによるプエルトリコ産海藻を対象とした最初の検索 (4) 以来， 1994 年までに報告された海藻レクチン( 赤血球凝集素) の検索結果をまとめたものが表 l である。検索種 326 種中 205 種に赤

血球凝集素が存在することが認められており，海藻もレクチン( 赤血球凝集素) 資源として有望であることを示している。

なお，褐藻の結果については，レクチン様の疑似赤血球凝集作用を示すポリフェノールを多く含むことから，再検討が必要とされている (5) 。海藻レクチンはヒト赤血球よりも動物赤

血球， とくにウサギやヒツジの蛋自分解酵素処理した赤血球を強く凝集する傾向があることが示されている (6) 。その後の検索研究結果でも同様の傾向が認められている。これらの検索結果では，緑藻ミル目のミル科，ハネモ科，イワヅタ科，紅藻スギノリ目のミリン科，オゴノリ科，およびダルス目のイギス科に属する海藻種に強い凝集活性が検出されている。

この他，微細藻類に属する渦鞭毛藻，ラフィド藻および珪藻(7) (表 2) ならびに藍藻数種の緩衝液抽出液 (8 ，1
9，23 ，24) にも

32

nd

nd

+d
+
+
+
+

32

4

+
+

8

16
4

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8
32
16

2

nd

2
2

nd

4

+
+

4

256

8

Nifzchia sp.

32

16

4

if肖希釈液の活性を測定

クチンのソースとして海藻に着目し，これまでに海藻レクチンの性状把握に努めてきた。また最近では，他研究グループ

64nd'

Chaffonella antiqua珪言車較的困難でL あり，研究の進展が妨げられている。筆者らはレ1966 年の Boyd (細胞納::I:l液

積名

L. 活性を示した希釈液の希釈倍の逆数( 力価) で表示
b

活性の有無を定性的に表示

c 活性なしd 活性あり巴未
ff{JI定レクチン( 赤血球凝集) 活性が検出されている。これらの結果から，筆者は大型藻類と微細藻類のレクチンを総称して藻類レクチン (phycolectins) と呼ぶことを提唱している。

2. 海藻レクチンの性状

これまでに緑藻 2 0 種，紅藻 2 7 種および藍藻 5 種のレクチンが単離されている。従来，海藻レクチンは分子量が小さ

いこと，単量体からなるタンパク質もしくは糖タンパク質であること，単糖結合性を示さないこと，活性発現に金属イオ
ン要求性を示さないこと，耐熱性であることを特徴とすることが示されてきた (9‑121。一方，緑藻から最近精製されたレクチンの多くは，多量体構造からなり単糖結合性を示すことで，陸上植物由来のレクチンと類似した性質を示している。海部
レクチンのアミノ酸配列に関する情報は卜分には蓄積されていないが， N 末端配列に関しては少なくとも属レベルで保存されている (11，12，17 ，191。海藻レクチンの中で，陸上植物レクチンと類似したアミノ酸配列をもつものはこれまでに見いだされておらず，海藻レクチンは新規のレクチン群を形成すると考えられる。

2‑ 1 ) 生物活性と糖鎖認識精製された海藻レクチンの生物活性として，赤血球以外に細菌，藍藻，渦鞭毛藻，酵母， リンパ球，血小板，腫蕩細胞など各種細胞の凝集作用， リンパ球分裂促進作用，腫湯細胞の増殖抑制作用，血小板凝集阻害作用，魚類病原菌に対する35
表3# f J 務レクチンの糖室長i結合特異性

高マンノ ース型糖鎖特異的なもの

E ucheu m a

Typel
〆q

Type

M a n αー' oE. cottonii

Solieria robusta (Solnin
O scillatoria agαrdhii (O A A )Boodlea coαcta (BCA)
複合型糖鎖特異的なもの

Gracilariαverrucosα(G V L )高マンノ ース型と複合型の両糖鎖に結合するもの

Carpopeltisflabellatα( C arnin)
シア リルルイス X 型臓鎖特 異的なもの

Bryopsis sp. (Bry‑l)
フォルスマン抗原糖鎖特異的なもの

C o diumfragile (CFA).̲Man
M a n a 1 ‑ 2 M a n α1

E. a makusαensis¥ SMana，3

M a n α1 ‑ 2 M a n a 1 '
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高マンノース型糖鎖‑

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仰
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図4 高マンノ ース型紬鎖特異的海藻 レクチンの認識部位と結合する 最小結鎖桃造
体内レセプタ ーは単糖よりも複合糖質の糖鎖である可能性が高 いことか ら，複合糖質もしくは糖鎖に対する結合性の情報は有益で、あ る。糖タンパク質の糖鎖構造は N ‑ グ リコ シド型( アス パ ラギン結合型) 糖鎖 と 0 ‑ グリコシド型( セリン/ ス
レオニン結合型) 糖鎖に 2 大別 される 。 N ‑ グ リコ シ ド型糖鎖は共通のコア構造 (Man(α1‑6)[Man(α1‑3)]Man(β1‑4)
GlcNAc(β1‑4)GlcNAc) を有するが，コア構造からの分岐

糖鎖構造の違いにより，複合型，高マンノ ース型，混成型の3 グル ー プに組￨分類される( 図 2 )。 さらに，複合型糖鎖にはN ‑ アセチルラクトサミンからなる分 1皮鎖の本数などにより，

高マンノ ース型糖鎖 には分 1皮糖鎖部分のオリゴ、マンノ ースの阻害作用，赤潮生物を含む微細胞 に対する殺務作用 などが見いだされている (11‑1 2 )。 レクチンは主に生体JI莫糖鎖との結合構造の違いにより，それぞれ種々の構造が見いだされている 。
海藻レクチンは，糖タンパク質 との結合性に基づいて，高マ
ンノ ース型糖鎖特異的なもの，複合型糖鎖特異的なのもの，を介して種々の生物活性を示すことから ，そ れらが認識する両型糖鎖に結合するものの 3 つに グル ー プ分けされる 。最近，

ンサ ー としてのレクチンの利用の面からも大切である 。

法を用いて海蕗レクチンの糖鎖結合性を精査 した結果，高マ糖構造に関する情報は重要である 。 また， この情報は糖鎖セ
レクチンの糖結合特異性は，細胞( 赤血球) 凝集や複合糖厳選した 45 種類の糖鎖を対象と して，遠心限外ろ過 ‑ H P L C
ンノ ース型糖鎖特異的なもの ，複合型糖鎖特異的なもの ，両質との結合を 阻止す る糖化合物を検索する 間接 的方法，固定糖鎖に結合するもの， シア リルルイス X 型私!? 鎖特異的なも法( 表面プラズモン共鳴法やアフニティク ロマ トグラフィ ー)

ものなど，既知￨レクチン とは 異なっ て， きわめて選択性の 高

化 レクチンに対する糖化 合物の結合性 を検索する直接的方などを用いて解析さ れている 。海藻 レクチンの場合は ， これまで赤血球凝集阻止試験が多用されており ，詳細 な糖結合性に関する情報は十分とは 言 えない。赤血球凝集阻止試験の結果から ，海藻レクチンは単糖結合性の有 無 により 2 大別 され，緑藻レクチンの多くは単糖結合性を示 し，紅藻レクチンの多くは単糖結合性を示さな い。単糖結合性レクチ ンは高分

:レク
子量も しくは多量体構造を もつのに対 し，非単 *}M 結合住1の， フォルスマン 抗原糖鎖特異 的，コア α1‑6 Fuc 特 奥 的 ない糖鎖結合特異性をもっレクチンが数多く存在することが認められた (14 ) (表 3 )。 また，同解析から ，高マンノ ース型糖鎖特異 的なものは非還元末端に α1 ‑ 2 Man 残基が付加 すると

結合活性が著 し く低下 するもの( タイプ I ) ，同 残 基 が付加したものとしか結合 しないもの (タイプ lI)， 遊離の M a n やオ リゴ、マンノ ースにも結合 し，分岐部分の構造の違いを特に識別し ないもの( タイプ III) に さらに区 別 される こと( 図チンは 低分子量の単 量体構造を有する傾向がみられる 。一4) ，複合型糖担当特異的 なものには N ‑ アセチルラク トサミン

糖タンパク質や糖ペプチ ドで阻害 されるこ と，それ ら糖タンが存在することなど， それら糖鎖構造 中の認識部位に関 してとから ，糖タンパク質に直接結合する ことが認められた (13)。

上では下等な生物グル ー プに属する と考えられるが，海藻レ方，単糖結合性 をもたない海藻レクチンは ，その 凝集活性がからなる分￨ 岐糖鎖の本数の違いにより結合活性が奥なるもの

パ ク質 をコ ーティング したポ リスチレン ビーズを凝集 するこもユニ ー クな性質をもつ こと が認められた 。海藻 は系統分類

なお，事占タンパク質を コーテイングしたポ リスチ レンビーズ
に対する凝集活性も単糖類では阻 lとされない。 レクチンの生

クチンの糖鎖認識能は他生物由来のものにはみられない厳密

性を 有 しており，特異性が高い 。 したが って ，これ ら海藻レ

361

紅 藻 (真核生物)

Eめ
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川
d川
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川

25

serr川lJイl(伺ES
臼'Asり)
E.a山2川11αkllSlα'lel1 sis(EAAsり)E 川C 凶((0ot川H i(但E白C'Asり
)
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QW 田 s回s50lieria robl
lsta (501I1 il1 s)
Gracilaria bl川 小 pastoris(GBA)*，α附

l'IYl>lI ill A‑ ll'IYI>川川111川1川1111 A‑2
B. tr円川Il剛t川川

H YI>川川11川11川1111
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淡水産藍i l ! i ( 原核生物)

J

F G P.q C G P S T F SC TS P Q K 工L P G S SV S F PS Gl
買(S S 工Y L T T ES 巨S'且1弘SVl買(L D R PD

O scillatoriα，αgardltii (OA A )粘性細菌( 原続生物)

ル1yxoccoc lISXa l1t1I11S(MBflA)*

japonIca レクチンとSryothamnIon triquetru l11 レクチンのアミノ駿配列の比較。網

l立15 主:諜およひ
1
1出染の高マンノ ース型糖鎖特異的レクチンと踊
1]配i凝集索の N 末端アミノ酸配列。網捌部分は各レクチン間での同一アミノ酸を示す。米印のものの糖鎖結合性は米測定。

:の高い糖鎖セクチンは特定の糖鎖構造のみを認識する選択 tl

111内は 3 種レクチンタンパク質問での 同一アミノ酸を示す。
殖 を 5‑ 10μMを予め 投与 したマウ スに 0.1 % 濃度で飲料として経口投与 す
ると，毒性は示 さず大IJ割高の発現を 著 しく抑制 するこ とを認

ンサ ー として応用価値が高いだけでなく，その生物活性にもめている (20 )。 また，本 レクチンを固定化し た人工 リポゾー

期待がも たれる 。 また ， タンパク質 一糖鎖間相互作用の分子

ムは l毘錫細胞 に結合 した後，アポ トー シスにより J]重傷創 H胞 を基盤を解析するためのモデル物質 としても 有用と思われる 。
以下に，新規のレクチンファミ リー を形成することが明らかとの生物活性と分子構造をなった 2 つの海藻 レクチン グル ーフ。

概要する 。

2‑2) 高マンノ ー ス 型糖 鎖 特 異的 海藻 レク チン フ ァミリの生物活性と 分子構 造.cheu.m a serrα
紅藻ミ リン宇￨数種 (Solieriαrob u.sta (15) ， E u(16 )E . a m a k u. saensis (17，) E. cottonii ( 17 ) 二 K appaphycus

alvazerii，Gracilaria bursa‑pαstoris (1 8)) および淡水産藍藻
O scillatoria agardhii (19 ) のものがタイプ I の高マンノ ース型
糖鎖特異的レクチンに属する 。 このうち， 食m 海藻 E. serraから 高収量で得られるレクチン (E S A‑2) については，

パ球分裂促進作用の 他 に，リン

ヒ ト癌細胞 37 系列の in vitro 増

死にいたら しめるが，正常細胞 には結合性 ならび に毒性 を示さな いことも認め られて いる (2 1)。本レクチンは魚類病! 原菌 Vibrio vu.lnificus に対して抗菌活性を 示すことも認められ

gαrdhii レク チン ( O A A ) が強力 なた (22) 。 ごく最近， O .α

抗 H I V 活性を 示すこ とも認めている 。 これらの結果は， 本

iセンサーとしての生化学
ファミ リーに属す る レクチンが糖室長

素材だけでなく ，健康食品素材や医薬素材としても 有望で あること を示 唆してい る。 なお，抗 H I V 活性に関しては ， ア

メ リカ国立がん研究所(N C I ) のグル ー プは 抗エイズ薬開発

研 究 の 過 程 で 藍 藻 (Nostoc ellipso伊 orum (23) ，Scytonema

varinum (2 4)) と紅藻 ( Griffithsia S p . (25) ) か ら強力な抗 H IV

合特異性をもっ レクチンであることを明らかにし，医薬として開発中である 。

このタ イ プ Itこ 属 す る レ ク チ ン は 互 い に 共 通した N 末端配列を有する( 図 5 )。興味深いことに，これ ら藻類レク チンは 粘 性 細 菌 Myxococcus xanthus か ら単由ff さ れ た 凝 集 素(MBHA)(26)と高 い N 末端配列共通性を有していること が認められた (図 5 )。 キ リンサイ属 E .serra ( E S A‑2) およ び
淡水産115藻 O .agardhii ( O A A ) の各レ クチン については最近

その全一次構造を明らかに し，上記の紅藻 (ES A ‑2 ，268 残基) ，藍藻 (O AA

132 残 基 )， 細 菌 (M B HA ，267 残 基 )の各 レクチ ンは互いに きわめ て高い構造共通性 をもつことを認めて い る ( 投稿中) 。 いずれも N 末端 約 67 残基の相同配列の タンデム リピート 梢造をもち，配列共通性は リピー卜 構

な高マンノ ース型糖鎖結合選択性をもつが，それぞれ単一 ペ
プチ ド鎖 中の糖室長
i結合部位数 とリピ ー ト配列数 が一致するこ￨玄16

紅溺iカギイノ f ラノリレ クチン (hypnin A ‑I.お; よび A ‑2)の一次梢造。イソレクチン聞の凶換アミノ酸は矢正1] (hypnin
A‑ I) で示した。 以[
1の血小板凝集阻害ペプチドおよび抗凝固
ペプチ ドと類似配列を 示す古1I分はスタ ーを付し た。C5‑C62 お
よび C 12‑C89 は鎖内 ss 結合を示す。

w

とか ら， リピー卜 配列部分が糠鎖認識ドメインと 考えられたが，その後 E SA ‑2 の X 線結晶解析から明らかとなった 3 次

元構造からは異なる 櫛鎖認識 ドメイン構造が推定される( 未発表) 。 このように，本レクチンファミリーは生息環境( 海水，
淡水，土壊) だけでなく系統分 類上互い に異なる下等生物種

37‑ 棒銀認識の新渡性

T安定の鎗償構造に対して極めて高選択的で、高緩和性

・分子構造の新規性

低分子量、単母体、強耐熱性の新規レクチンカテゴリー. 生物活性の新規性・多議盤
種々細胞の漣集、リンパ琢分裂促進、抗園潟、
抗ウィルス( 抗HIV)、抗菌、血小板凝集阻害、
抗血滋凝圏、血管新生阻害、ヒアルロン磁合成促進、
無脊維動物の座発生阻害、赤淘蕩殺E車・海藻の健康的イメージ
食用海藻、裁繕種図8

海藻レクチンの応用特性に広く分布することが予想され，その生物的意義やレクチン

固定化レクチンV の ど1

u

a

、

隆弘マ

ト¥

A

Ka=l O. M‑l 以上} の結合w

蛍光領織した6 f)

穏鎖、糖蛋白賞、糖脂質、細胞

u ・・・盤砕議"b •••11111111111=111111111==111111111=

鰍構…解析

応用宝庫

健康人 X 疾病人tI

海蕊レヲチンマイヲロ7 レイ( レヲチンチップ}

n.

疾病マーカ

図 9 海藻レクチンマイクロアレイを用いた糖鎖プロファイリング( 模式図)の分子進化の面からも興味がもたれる。 M B H A の糖結合特異性はよく調べられていないが，構造共通性から推測して，同様の高マンノース型糖鎖特異性をもつものと思われる。この粘性細菌については，貧栄養下で凝集して子実体を形成することから，多細胞化の機構を解明するための原型モデルと液凝固，血管新生阻害，および殺藻作用) を示すことで多機能である。このうち hypnin A‑l および 2 の一次構造を解
析し，両レクチンは活性発現に必須の 2 つの鎖内ss 結合を含む 90 アミノ酸からなる単一ペプチド鎖で構成され. 3 箇

して活発な研究がなされているが，同凝集素は子実体形成期

所のアミノ酸だけが異なるイソレクチンであることがわかっ

上述の高マンノース型糖鎖特異的海藻レクチンファミリーのン，グリシン，プロリンの 3 種アミノ酸で構成されているに特異的に発現されることが明らかとなっている制。なお，一次構造は NCI グループが明らかにした同糖鎖特異的海藻
レクチンのものとは明らかに異なっている。

タイプ III に属するものは，厳密な高マンノース型糖鎖特異性( 他生物由来のものに比べ選択性が高い) を有することた (28) (図 6) 。両レクチンのアミノ酸残基の半数近くがセリのも特異的である。本レクチンの強耐熱性は，この特異なアミノ酸組成と 2 つの鎖内

ss 結 合 か ら 予 想 さ れ る コ ン パ

クトに折り畳まれた立体構造に由来すると考えられているが，立体構造はまだ解明されていない。このレクチンは血に加え，単糖の M a n ( 溶出剤として使用できる) にも結合

小板凝集担害作用を示すことから {29} ，抗血栓剤の開発研究

フィニティー精製用リガンドとして有望である。最近，こ性をもっ接着性トリペプチド配列

することから，高マンノース型糖鎖を含む糖タンパク質のアのタイプに属する緑藻レクチンが，ニワトリモノクローナル

抗体の精製に極めて有効であることがわかった。ニワトリモにも有用と思われるが，その配列中には血小板凝集担害活(RGD) やヒルジンの同阻害活性ペプチド (NGDFEEIPEEYL) と類似の N G D および Y L 配列が認められ，この部分が同阻害に関係する可能

ノクローナル抗体は狂牛病の原因タンパク質，プリオンの高性が示唆される。その後，本レクチンは抗凝固活性も示すこ

リガンド( プロテイン A または G) に結合しないことから，ド (HLGGAKNAGDV) と類似の G G A および G D V 配列

感度検出用試薬として期待されているが，通常の抗体精製用とを認めたが，フィプリノーゲン y 鎖の抗凝固活性ペプチ

その簡易精製法が待ち望まれていた。ニワトリ抗体は晴乳類を含むことも興味深い。既知のタンパク質中に，本レクチン

マンノース型糖鎖も有しており，この糖鎖を介した本緑藻レ

ことにじタイプ動物レクチンの糖認識ドメイン

待されている。なお，本緑藻レクチンの一次構造は cDNA

なお. hypnins では C ・タイプ C R D の C a2+ および単糖との抗体( 複合型糖鎖のみを有する) と異なり，抗体分子中に高クチンリガンドによるニワトリ抗体の簡易精製の商品化が期

クローニングにより明らかにされたが，新規タンパク質であと全体的な配列共通性をもつものは存在しないが，興味深い(CRD) (30)と類似したモチーフを含んでいることが判明している {2810

結合に直接関与する 5 アミノ酸残基のうち 3 残基が置換されることを認めている。

ており，この置換が本海藻レクチンが単糖結合性をもたない

2・3) 多機能ポリペプチド性レクチンファミリーの生物活

性は糖ペプチド以外に単純タンパク質であるホスホリバーゼ

紅藻レクチンは低分子量単量体で耐熱性に富むことを特徴

質結合部位ももっと推定される。したがって，リピート構造の 3 種イソレクチン (hypnin A‑l "" 3) はその代表的なも(C‑ タイプ C R D 類似モチーフ) とタンパク質結合部位の 2ことと関連している可能性がある。他方. hypnins の凝集活性と分子構造A 2 でも阻害される (28) ことから，本レクチン分子はタンパクのーっとしているが，紅藻カギイバラノリ Hypnea japonica

をもたない本レクチンは，単一ペプチド鎖に糖鎖結合部位のである (27，28) 。また，種々の生物活性( 細胞凝集， リンパ球分裂促進，腫蕩細胞の増殖抑制，血小板凝集阻害，抗血つの異なる結合部位をもつことにより細胞を凝集している可能性もある。これに関連して，生体膜ホスホリバーゼ A 2 レ

38

ンの開発研究は，海藻資源の多面的活用の面からも意義があ

。
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多面的利用

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制衛調 畑町岡

多糖類( 力ラジーナン)
糖質

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レクチン匂儲削‑ ‑ ‑ . ̲ ‑2.

輔副ると考えられる( 図 10) 。

参考文献の構築により，海藻レクチンマイクロアレイ等を用いた糖鎖( 1 ) 小川智也ら編 1992. 糖鎖工学研究協議会監修. 糖鎖工学. 産業調査会 1‑680.
(2) Ajit Varki et al. eds. 1999. Ess巴ntials of Glycobiology，Cold
Spring Harbor Laborotory Press. 1‑653.
(3) Sharon ，N. & Lis ，H. 2003. Lectins ，Kluwer Academic
Publishers(4) Boyd，W. C. et a .l 1966. Transfusion 6: 82‑83.
. 3:(5) Rogers ，D. J. & Loveless ，R. W . 199 1. J. A p pl. Phyco l
83‑86.
(6) Hori ，K. et al. 1988. B ot. Mar. 31: 133‑138.
(7) Hori ，K. et al. 1996. J. Phycol. 32: 783‑790.
(8) Watanabe，M . F. et al. 1987. Nippon Suisan Gakkaishi 53:
1643‑1646.
(9) Hori ，K. et al. 1990. Hydrobio1ogia，204/205: 561 ・566.
(1 0) Rogers ，D. & K. Hori 1993. Hydrobiologia，
260/261: 589・593.
( 1 1 ) 堀貫治 1989. 化学と生物 27: 210‑212; 1994.32 ，586‑594.
(1 2) 堀 貫治 2005. 海洋生物成分の利用ーマリンパイオのフロン
ティアー( バイオテクノロジーシリーズ) ，伏谷伸宏監修，シーエ
ムシー出版， pp. 260‑275 ，東京.
(1 3) 堀 寅 治 1988. 電子情報通信学会誌. 88: 13・18.
(1 4) Hori ，K. et al. 1999. T h e Abstract of T h e Eighteenthp. 62.
Intemational Lectin Meeting ，(1 5) Hori ，K. et al. 1988. Phytochemistry 27: 2063‑2067.
(1 6) Kawakubo ，A. et al. 1997. J. A p p.l Phyco，.l 9: 331‑338.
(1 7) Kawakubo ，A. eta.I 1999. J. A p p.I Phyco.l ll: 149・156.
(1 8) Okamoto R. et al. 1990. Experientia，46: 975・977.
(1 9) Sato，Y. etal. 2000. Comp. Biochem. Physio.l 125B: 169‑177.
(20) Takamine ，A. et al. 2002. T h e Abstract of T h e Twentiethp.146.
Intemational Lectin Meeting，(2 1) Sugahara，T. et a.l 200 1. Cytotechnology，
36 ，
93‑99.
. Biotechnol. 30:(22) Liao ，W.‑R. et al. 2003. J. Ind. Microbiol
433 ‑439.
(23) Boyd ，M . R. et al. 1997. Antimicrb. Agents Chemother. ，41:
1521‑1530.
(24) Bokesch ，
H. R. et al. 2003. Biochemistry，
42 ，
2578‑2584.
(25) Mori ，T. et al. 2005. J. Biol
. Chem. ，280: 9345・9353.
. Acad. Sci. U S A ，83:(26) R o m e o ，J. M . et al. 1986. Proc. Natl
6332‑6336.
K. et a.l 1986. Biochim. Biophys. Acta，873: 228‑236.
(27) Hori ，(28) Hori ，K. et a.l 2000. Biochim. Biophys. Acta，1474: 226‑236.
(29) Matsubara，K. et a.l 1996. Experientia 52: 540‑543 (1 996).
W . 1. & Drickamer，K. 1996. Annu. Rev. Biochem. 65:(30) Weis ，441‑473.
(3 1) Calvete ，J. J. et al. 2000. C M L S cellular and mole叩 lar Life
Sciences 57: 343‑350.

ことが期待される( 図的。

( 広島大学大学院生物圏科学研究科海洋生物資源化学研究室

食料

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図 10

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̲̲fJ?‑ i/j託エイズ葉}抗麗蕩 (in ・t銃露剤}

海藻 l 種の多面的活用例と糖鎖認識レクチンの多機能性セプターは分子内に C ‑ タイプ C R D をもつことが明らかにされているが，同 C R D 内には hypnins の場合と同様のアミノ酸置換が認められており，糖結合性はまだ見いだされていない。なお， C‑ タイプ動物レクチンと植物レクチンの間で類似モチーフが認められたのはこれが最初である。ほぼ同じ頃， hypnins と同様にシステイン 4 残基を含む 91 アミノ酸からなる単量体レクチンが，紅藻 B. triquetrum から単離されており (3 1) ，類似構造をもっレクチンがイバラノリ科紅藻に広く存在する可能性も示唆される( 図 7) 。これらポリペ

プチド性レクチンは多機能性を備えていることもあり，構造活性相関研究の格好のモデ、ルで、あると同時に応用性に期待がもたれる。

3. 海藻レクチンの応用特性

海藻レクチンの応用特性を図 8 に要約した。海藻( 特に紅藻) レクチンの多くは分子サイズが小さいこと，単量体構造をとること，耐熱性で金属イオン非依存性の活性を示すこと

で，タンパク質分子の進化の点からもプリミティブ" と考えられる。この構造特徴が伸展した糖鎖構造のみを認識することと関連するようであるが，糖鎖認識能には高い選択性がみられる。これらの生化学的特性は応用上の利点でもあり，今後の構造生物学的アプローチと生理機能解明によって，その有用性がさらに明らかになると思われる。加えて，海藻の種の多様性から考えると，明らかにされた海藻レクチンの数は少なしさらにユニークな性状をもっ新規の海藻レクチンが見出される可能性は高い。今後，海藻レクチンライブラリー
プロファイリングを通して，疾病等の早期発見にも寄与する

最後に，紅藻キリンサイ属の例で示すように，海藻レクチ

干 7 3 9・8528 東広島市鏡山 1‑4・4)