琉球大学学術リポジトリ[総説]食品系生物資源からの生理活性ペプチドの開発と商品化
メタデータ

言語: Japanese
出版者: 南方資源利用技術研究会
公開日: 2014-10-26
キーワード (Ja): アンジオテンシンI変換酵素, 血圧降下,血栓抑制, プロリルエンドペプチダーゼ, 特定保健用食品
キーワード (En): HIV-1
作成者: 丸山, 進, MARUYAMA, Susumu
メールアドレス:所属:

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12000/0002016602

南方資源利用技術研究会誌, Vol.19 No.l, 7‑12, 2003
総説

食品系生物資源からの生理活性ペプチドの開発と商品化
丸進山*独立行政法人産業技術総合研究所

Development and commercialization of biologically active
peptides from foodstuffs
Susumu MARUYAMA

Institute for Biological Resources and Functions, National Institute of Advanced Industrial
Science and Technology, AIST Tsukuba Central 6, 1‑1‑1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305‑8566,
Japan

Keywords :アンジオテンシンI変換酵素,血圧降下,血栓抑制,プロリルエンドペプチダーゼ, HIV‑1,特定保健用食品

1.はじめに酵素阻害ペプチド(アンジオテンシンI変換酵素阻

食品蛋白質のプロテアーゼ加水分解物から見出さ害ペプチド)、吸収調節ペプチド(カルシウム吸収れたアンジオテンシンI変換酵素阻害ペプチドを含促進ペプチド、コレステロール吸収抑制ペプチドな有する食品が「血圧が高めの方に」の表示が許可さど)、抗菌ペプチド(ラクトフェリシンなど)、抗酸れた特定保健用食品として幾つも商品化されている。

化ペプチドなどに分類できる。同時に、食品由来ペ食品蛋白質のプロテアーゼ加水分解により派生すプチドの腸管吸収メカニズムの研究も盛んに行われ、る生理活性ペプチドの研究の歴史は古く、 1970年代

低分子量ペプチドの経口投与での有効性も確認されには牛乳カゼイン分子に存在するカルシウム吸収促るようになった2‑4)。そして、筆者の見出したカゼ進ペプチド(カゼインホスホペプチド、 CPP)がイン由来のアンジオテンシンI変換酵素阻害ペプチ

研究されていた1979年になり牛乳カゼインのプロドを添加した飲料はCPPと同時期の1995年に特定テアーゼ加水分解により派生するオピオイドペプチ

保健用食品として厚生省の許可を得ている。

ドがBrantlらにより発見され、次いで、 1982年に

本稿では、筆者らがこれまでに行ってきた食品由

同じく牛乳カゼインのトリプシン分解により派生す

来のアンジオテンシンI変換酵素阻害ペプチド、血るアンジオテンシンI変換酵素阻害ペプチドが筆者

栓抑制ペプチド、その他のプロテアーゼ阻害ペプチにより発見された1)。そして1980年代の半ば頃から、ド、さらに木材のはか、キノコや小麦のフスマなど他のさまざまな食品蛋白質もプロテアーゼで限定分に大量に含まれているリグニンの酵素阻害活性、生解すると、やはりいろいろな生理活性ペプチドを派理活性などについても述べる。

生することが明らかになってきた。これまでに発見

2.アンジオテンシンI変換酵素(ACE)
阻害ペプチドされたペプチドは主としてレセプターリガンド(オピオイドペプチド、平滑筋作動性ペプチドなど)、

ACEはアンジオテンシンIのC末端からHis‑Leuを遊離させ、強い血圧上昇活性を持つアンジオテン*茨城県つくば市東1‑1‑1中央第6‑7‑

南方資源利用技術研究会誌

シンIIに変換するなどの働きをしている酵素(ジペ

サメの肉などのプロテアーゼ加水分解物から、あるプチジルカルポキシペプチダーゼの一種)で(図1)、

いはイチジクの樹液やサメ内臓の抽出液からアミノ酸数2‑6残基のACE阻害ペプチドを多数見出し血管内皮細胞膜などに存在するACEの阻害物質た(表1)。そして、その幾つかをWistar系ラットや高血圧自然発症ラットなどに静脈注射したところは高血圧を抑制する効果があり、 1977年にOndettiらが発表したACE阻害剤カブトプリルは高血圧治実際に血圧の上昇を抑制することが確認できた(図2‑a)5)。特にカゼインドデカペプチドはカネボウ療薬としてよく知られている。筆者は牛乳カゼインのトリプシン加水分解液がACEを強く阻害するこ(秩)のグループの研究で高血圧自然発症ラットへの経口投与(図2‑b)、さらにヒトへの経口投与でも有とに気づき、 ACE阻害ペプチドFFVAPFPEVFGK(カゼインドデカペプチド)やTTMPLWなどを見効であることが確認され1,7)、それを添加した飲料「カゼインDP」は「特定保健用食品」の表示が厚生出した(以下本文中では食品由来ペプチドのアミノ酸を一文字で標記)。当時、 ACEの活性中心にはC省により許可され、 1997年に商品化されている(図3)。これは血圧調節効果を示唆する表示が許可さ末端2残基のアミノ酸配列がAla‑Proであるペプチドがよく収まるといわれていたが、基質特異性はそれた特定保健用食品として初の商品である。
前述のようにACEは基質特異性が広いため阻害れ程厳密ではない。このため、阻害ペプチドが発見されやすく、その後筆者らはトウモロコシ蛋白質やアンジオテンシノーゲン

幸二ノーゲン°iGLPOEVLHEHLLHrFVAPFPEVFOKEKVHELSKDKISESTEDQAMEDIKQサけEAESJSSSEEIVPNSVEQKHQKEDVPSERYLGYLEQLLRLKKYKVP°IfIVPNBAEERL
冒認IKEGIHAOQKEPMIGVNQELAYI㌶・ELiSEI宗2超冒笥カゼイン(αSl)働トリプシン

カリクレインレニン

アンジオテンシンI

ブラジキニン
Arg‑Pro‑Pro‑Gty‑Phe‑Ser‑Pro‑Phe‑Arg

Asp‑Ara‑Val‑Tyr‑lle‑Hls‑Pro‑Ph°hHls‑Leut

I肇妄蒜品3MACE)軒等拡張'
分解・不活性化

ペプチド混合物

アンジオテンシンH
Asp‑Arg‑Val‑Tyr‑lle‑Hls‑Pro‑Phe(血管収縮)

血圧上昇
FFVAPFPEVFG K
TTM PLW

牛乳カゼインから発見したACE阻害ペプチド

ACE阻害ペプチド

Phe‑Phe‑VaトAla‑Pro‑Phe‑Pro‑Glu‑Val‑Phe‑Gly‑Lys
Thr‑Thr‑Met‑Pro‑Lsu‑Trp詛%
血圧上昇抑制特定保健用食品

図1.アンジオテンシンI変換酵素とそれを阻害するカゼイン由来ペプチド

01234時間(過)図2.アンジオテンシンI変換酵素阻害ペプチドによるラットの血圧上昇抑制作用a)ラットに静脈注射したアンジオテンシンIによる強制的血圧上昇を静脈注射したカゼイン由来ACE阻害ペプチドが抑制する。
動脈内の血圧変化を直接測定した5).
b) ACE阻害ペプチドを含むカゼイン加水分解物を3%含有する飼料を高血圧自然発症ラットに自由摂食させた(カネボウのデータによる)6).

‑8‑

VolJL9 No」 2003

表1.食品等から見出したアンジオテンシンI変換
酵素阻害ペプチドペプチド

ペプチドが発見されやすいことと阻害ペプチドの実用性が高いことなどから、筆者以外のグループからも、さまざまな食品に由来するACE阻害ペプチド

ICサ(〝M)の報告が相次いでおり、今では報告あるいは特許出

牛乳カゼインの加水分解物

願されたACE阻害ペプチドの全てを把握するのは

Phe‑Phe‑Val‑Ala‑Pro‑Phe‑Pro‑Glu‑Val‑
Phe‑Gly‑Lys
Val‑Ala‑Pro

77Ala‑Val‑Pro‑Tyr‑Pro‑Gln‑Arg
Thr‑Thr‑Met‑Pro‑Leu‑Trp

15

困難な状況である。現在、他社が開発した醗酵乳由

2.0

来のACE阻害ペプチド(VPP、 IPP)、鰹節由来のACE阻害ペプチド(LKPNM)、イワシ由来のACE

16阻害ペプチド(VY)を添加した食品など数種がトウモロコシ蛋白質ツェインの加水分解物
Val‑His‑Leu‑Pro‑Pro‑Pro「特定保健用食品」として許可、商品化されており、

200

Leu‑Pro‑Pro

9.6

一部は一般消費者にもよく知られたヒット商品となっLeu‑Arg‑Pro

0.27ている。なお、カゼインドデカペプチドについては、2002年2月から新商品「ペプテイオドリンク」としイチジク樹液熱水抽出物て全国販売が行われている。

13

Ala‑Val‑Asn‑Pro‑Ile‑Arg
Leu‑Tyr‑Pro‑Val‑Lys

4.5

Leu‑Val‑Arg

14

関連して、筆者らはトウモロコシ由来ACE阻害
ペプチドLPPと同一のペプチドを逆反応により合成可能なプロリン特異的ジペプチジルカルポキシペ

サメ筋肉の加水分解物
Met‑Trp
Leu‑Trp‑Ala

13

Val‑Ser‑Trp

23

Phe‑Arg‑Val‑Pro‑Thr‑Pro‑Asn
Val‑Trp9.6

プチダーゼを微生物から見出している(図4)1 。

3.8

3.血栓形成抑制ペプチド
フイプリンのN末端トリペプチドに相当するGP

1.7

Rはフイブリンポリマーの形成を阻害することが知

サメ内臓熱水抽出物られている。コラーゲンα1鎖にはGPRの配列が80.54

Ile‑Lys‑Trp

箇所はど存在することから、筆者らはコラーゲンの魚醤油高度利用を目的に、ブタ皮膚コラーゲンを微生物コ

Lys‑Proラゲナーゼで加水分解し、 GPRを単離した9)。そしArg‑Proて、 GPRやコラーゲン加水分解物はフイブリンポ

筆者と共同研究者が見出した主なペプチド。
Val‑Trpは別グループにより報告されたものと同じ。
IC50,ACEの活性を50%阻害する濃度

リマーの形成を阻害するのみでなく、 in vitroの系でヒト血小板凝集を阻害することも明らかにした。
1995年カゼインドデカペプチド
特定保健用食品許可

1997年5月 rカゼインDP」発売

02

時間(過468‑p<0.01,***pto.001

2002年2月「カゼインDPベプテイオドリンク」発売

図3.カゼインドデカペプチド配合飲料によるとトの血圧降下と実用化された特定保健用食品
軽症高血圧症ボランティアに1日1本の「カゼインDP」を4週間連続投与した(カネボウのデータによる)。

‑9‑

南方資源利用技術研究会誌

血圧降下ペプチドの酵素合成
LeU‑Pro‑P ro.ニ‡T言‑p‑3加水分解

・二.亘pr0‑至I'PML;チ.
酵未反応
B oc‑Leu
輸 一
V alや
B oc‑P ro‑Pre +トリブJL,オロ酢酸処理

PrO.P r○ ヰ Boc‑L乱ト
F‑rOnP ro
A ItトP r○
Bo c‑V aH U a‑P ro
Pro‑的一事 B oc‑P ro ‑P ro ‑Pro ‑Pro】
事 LllトPro ‑Pro‑> V al棚r0‑サ P reト
P r0‑P ro‑P ro一

図4.新規プロリン特異的ペプチダーゼによる血圧降下ペプチドの合成
本酵素はStreptomyces sp.由来の70 kDaのジぺプチジルカルポキシぺプチダ‑ゼで、オリゴプロリンのC末端からプロリンを2残基ずつ遊離させる。反応条件の設定によっては、逆にプロリンを結合させる反応が進行する。
Gly‑Pro‑Arg

フイプリン凝集の抑制
旦＼×E=
コCIOqIちn̲

S81ine ET ET ET
IOOmotto 1(沖mg/kg lOOmg/kg

ET, E. coll Endotoxin

雲pm㌔DICラットに静脈注射したGPRの効果

血小板凝集の抑制

図5.コラーゲン加水分解物由来のGly‑Pro‑Argの血栓形成抑制作用
血小板の糖蛋白質GPIIb/GPIIIaにフイブリノ‑ゲ結合を切断する酵素で、サブスタンスPなどの代謝ンが結合するのをGPRPが抑制するとの報告があり、に関係すると考えられている。 PEPは脳の海馬嶺

GPRも同じ機序で血小板凝集を阻害したためと推域に高い活性が認められ、記憶過程とPEPとの関定される。さらに、大腸菌エンドトキシンを授与す係については不明なところが多いが、 Benzyloxyca

ることによって実験的に播種性血管内凝固(DIC)

rbonyl‑Pro‑prolinalなどのPEP阻害剤がラットのを誘発したラットに静脈注射あるいは経口投与した受動的回避学習実験においてスコポラミン誘発性のGPRやコラーゲン加水分解物は血液中の血小板数記憶障害を回復することが報告されている。また、の減少を抑制することも確認した(図5)10)。コラーPEPの内在性阻害物質としてブタ揮臓、ラット脳

ゲンは血小板凝集の惹起物質の一つであるが、酵素などから的7kDaのポリペプチドが報告されたが、消化で遊離したペプチドにはこのように別の機能が構造は不明であった。筆者らは食品工場廃棄物などあることが分かった。

から有用生理活性物質を抽出する研究を行う過程で、ウシ脳(食品という位置付けではないが)の熱水抽

4.プロリルエンドベプチダーゼ(PEP)
阻害ペプチド害ペプチドMPPPLPARVDFSLAGALNを精製しPEPはプロリンのカルポキシル基側のペプチドた。ホモロジー検索の結果、本ペプチドはアストロ出液にPEP阻害活性のあることに気づき、 PEP阻

10

VolJL9 No」 2003

PEP阻害活性Peptide(〟M)

MPPPLPARVDFSLAGALN (Bovine) 8.6
MPPPLPTRVD FSLAGALN (Human) 4.6
MTPPLPARVDFSLAGALN (Mouse) 8.3
MPPPLPA73
8.8
MPPPLP
NI
MPPPL
PLPAR
N670
PPPLP
NI
MPPLP
NI
MPLP
Nl
MLP

PERo,K」K¥::悪蝣III!プチドCXX二)不活性化されたペプチド

Enzyme, PEP purified from bovine brain;
Substrate, Z‑Gly‑Pro‑PNA; Nl, no inhibitlon.

図6.プロリルエンドぺプチダーゼ阻害ペプチド

カ キ か ら精 製 し た ペ プ チ ドの H IV ‑ 1 プ ロ テ ア l ゼ 阻 害
IC s o ( n M ) *L e u ‑ L e u ‑G lu ‑T y r ‑ S e r‑ lle

K 事( n M20

L e u ‑ L e u ‑G lu ‑T y r ‑ S e r‑ L e u

15

P e p s t a t ln A

101 ,8 0 0" H IV ‑1 プロテアl ゼを5 。% 阻書するtX 虎

HIV‑1プロテアーゼ阻害
MT‑4細胞の系におけるリグニン様物質の抗HIV‑1活性試料

抗HIV‑1活性(〝g/ ml)…

ブナシメジリグニン

7.8

I‑クマル酸重合体(Mr500‑1,000) 15.6
7ェルラ酸重合体(Mr500‑1,000) 15.6
"HIV‑1感染r=よる織胞変性効果を完全に抑制するi*度M。xr‑JT二の1合体はこれらが。〜
p‑‑マ川‑‑i15・一m&でTB

サil

図7. HIV‑1のライフサイクルとHIV‑1プロテアーゼ阻害物質

グリアに特異的に存在するグリア細胞繊維性酸性タ

筆者らはカキ(牡蛎、 Crassostrea gigas)の蛋白ンパク質のN末端38‑55のアミノ酸配列に一致し、質のサーモリシン加水分解液からHIV‑1プロテアー

Ki値はラット脳由来のポリペプチドに近い値の8.6

ゼの活性を強く阻害する2種のペプチドLLEYSIお〝Mであった。本ペプチドのPEP阻害活性にはMPよびLLEYSLを見出した(図7)。カキから見出しPPLP部分が重要で(図6)、この5残基のペプチたペプチドは各々13nM、 10nMのKl値でHIV‑1プロドはもとのペプチドと同じ活性を有しているが、経テアーゼを選択的且つ括抗的に強く阻害し、 HIV‑1

口投与でPEPの存在する脳内に達する可能性は低プロテアーゼによって加水分解されることはなく安く、用途については困難がある11,12)。

定に存在した。本ペプチドはアスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤であるペブスタチンAより100倍も強5.エイズウイルスプロテアーゼ阻害物質

いHIV‑1プロテアーゼ阻害活性を有しており、アミHIV‑1 (ヒト免疫不全ウイルス1型)プロテアーノ酸を置き換えた様々なペプチドを化学合成したが、ゼはHIV‑1の前駆体蛋白質を切断し、ウイルス自体これより活性の強いものは得られなかった13)の酵素と構造蛋白質を生成する。本酵素の阻害物質

更に、筆者らはブナシメジなどのキノコから熱水はHIV‑1の増殖を抑制するため、基質の遷移状態を抽出した水溶性リグニン様物質がHIV‑1プロテアー模倣した阻害物質がこれまでに種々開発されている。

ゼを強く阻害することに気付いた。筆者らの研究以‑ilil‑

南方資源利用技術研究会誌

前に、水溶性リグニン様物質やフェルラ酸等を脱水

Abstract

素重合させた高分子量の合成リグニンが抗HIV‑1活We previously found an angiotensin I‑性を有することが報告されている。これは、 HIV‑1converting enzyme (ACE) ‑inhibiting peptide inの細胞への結合をリグニン様物質が阻害するためと

the tryptic hydrolysate of casein by chance.

されている14)。筆者らの実験では、リグニンの構成

Antihypertensive effect of the casern‑derived

単位分子であるフェニルプロハノイドや他のポリフェACE‑inhibiting peptide in mildly hypertensive

ノール類にはHIV‑1プロテアーゼ阻害活性はなかっ

volunteers was confirmed, and then a beverage

たが、 p‑クマル酸あるいはフェルラ酸を脱水素重合させた低分子量(Mr 500‑1,000)のリグニン様物

containing the peptide has been officially rec‑

質などもHIV‑1プロテアーゼを強く阻害した。そしNext, we isolated a tripeptide GPR from bacte‑て、ブナシメジ由来のリグニン様物質や低分子量のrial collagenase hydrolysate of collagen. Oral

合成リグニン様物質はMT‑4細胞の系において抗HIadministration of the peptide suppressed theVl1活性を有することが確認できた(図7)1

本実

decrease in platelet count for endotoxin‑induced

験ではHIV‑1が細胞へ結合するのを阻害する効果を

DIC in rats. We also isolated very potent HIV‑

区別できないため、上記の抗HIV‑1活性が実際にH

1 protease‑inhibitmg peptides from an enzy‑

IV‑1プロテアーゼ阻害によるものかは不明である

matic hydrolysate of oyster proteins.

ognized as a food for specified health use.

が、筆者らの研究で初めてMr 1,000以下の低分子

参考文献

量のリグニン様物質に抗HIV‑1活性が確認された。

1) Maruyama, S. et al. Agric. Biol. Chem., 46,

6.おわリに1393‑1394 (19822)吉川正明:バイオサイエンスとインダストリー,

特許出願時期の関係でここでは省略させて頂くが、

52, 289‑292 (1994)

筆者らは他にも培養血管内皮細胞、勝臓β細胞など

Meisel, H. Biopolymers, 43, 119‑128 (1997)
4)丸山進:バイオサイエンスとインダストリー,を用いて、食品系生物資源由来の様々な生理活性物質を探索している。今後は、特に沖縄産の植物を材

I 30‑33 (2001)

料に、高血圧抑制、血糖値上昇抑制、骨形成促進な

5) Maruyama, S., et al. Agric. Biol. Chem.,

どの機能を有する物質を広く探索し、沖縄発の新し51, 1581‑1586 (1987)

い特定保健用食品を実現したいと願っている。
要6) Karaki, H. et al. Comp. Biochem. Physiol.,
96C, 367‑371 (1990)

7)関谷宗一郎はか:日本栄養・食糧学会誌 45,

約513‑517 1992)

牛乳カゼインのトリプシン加水分解物からアンジ

8) Maruyama, S., et al., Biochim. Biophys.
Ada, 1162, 72‑76 (1993).

オテンシンI変換酵素阻害ペプチドを見出し、他の食品からも多数の阻害ペプチドを見出した。カゼイ

9) Maruyama, S. et al.: Biochim. Biophys.
Ada, 1164, 215‑218 (1993)

ン由来ペプチドはヒトへの経口投与試験を経て、「血圧が高めの方に」の表示が許可された初の特定

10) Nonaka, I. et al.: Biosci. Biotech. Biochem.,
61, 772‑775 (1997)

保健用食品として実用化されている。
ブタ皮膚コラーゲンの酵素加水分解物から得たペll) Ohmori, T. et al.: Biochem. Biophys. Res.

プチドGPRは播種性血管内凝固を誘発したラット

Commu花., 202, 809‑815 (1994)に経口授与すると血液中の血小板数の減少を抑制す

12)丸山進:蛋白質核酸酵素, 42, 857‑864 (1997)

ることを明らかにした。他に、 HIV‑1プロテアーゼ

13) Lee, T. G. et al.¥ Biochem. Biophys. Res.
Commu花., 253, 604‑608 (1998)を強く阻害するペプチドや脳プロリルエンドペプチ

14)坂上宏はか:日本臨床, 51, 127‑131 (1993)

ダーゼを阻害するペプチドなども見出した。

15) Ichimura, T. et al.¥ Biosci. Biotech.
Biochem., 63, 2202‑2204 (1999).

12