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ジグリコシダーゼの触媒機構の解明から植物β-グルコシダーゼの分子進化をたどる

研究課題

研究課題/領域番号 16380079
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物生産化学・生物有機化学
研究機関京都大学

研究代表者

坂田 完三  京都大学, 化学研究所, 教授 (20087563)

研究分担者 平竹 潤  京都大学, 化学研究所, 助教授 (80199075)
水谷 正治  京都大学, 化学研究所, 助手 (60303898)
清水 文一  京都大学, 化学研究所, 助手 (50324695)
加藤 博章  京都大学, 薬学研究科, 教授 (90204487)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
2006年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2005年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2004年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
キーワードプリメベロシダーゼ / フルカチンヒドロラーゼ / ビシアニンヒドロラーゼ / ファミリー1グリコシダーゼ / X線結晶構造解析 / 進化系統樹解析 / ジグリコシダーゼ / 分子進化 / β-プリメベロシダーゼ / ファミリー1 グリコシダーゼ / β-プリメベロシルアミジン / ファミリー1 / アフィニティー吸着体 / βプリメベロシダーゼ / カラスノエンドウ / ムシカリ / グリコシルアミジン / チャ葉
研究概要

1.ジグリコシダーゼの基質認識と触媒機能の解明
(1)チャ葉β-プリメベロシダーゼのX線結晶
構造解析昨年度達成した阻害剤のβ-プリメベロシルアミジンを結合した状態での25Åの分解能に加えて、本年度はさらに結晶化条件の最適化を行ない1.8Åの分解能で解析することができた。その結果、二糖に直接相互作用するアミノ酸残基の同定、活性ポケット開口部の構造の詳細を明らかにし,本酵素の二糖認識機構の詳細を明らかにした。
(2)6'-位修飾擬似二糖配糖体を用いた基質認識機構の解明
p-Nitrophenyl β-D-glucopyranoside(pNP Glc)の6'-位の水酸基をS原子で置換してキシロースや種々のアルコール(C_<2〜4>)を結合した擬似二糖配糖体を合成し、ジグリコシダーゼの1つのビシアニンヒドロラーゼに対して加水分解活性を調べた。本酵素はpNP β-primeveroside(pNP Pri)に対して、高い加水分解活性を示す。しかしS原子で置換したpNP PriやpNP Glcはほとんど加水分解しない。直鎖C_3アルコールを結合した配糖体に高い加水分解活性が観察された。直鎖アルコールが二糖を認識するアミノ酸残基と相互作用しているものと考えられる。
2.植物界におけるジグリコシダーゼの分布・分子進化の解析
ジグリコシダーゼのアミノ酸配列を元に進化系統樹解析を行ったところ、ジグリコシダーゼはそれぞれ別のβ-グルコシダーゼから並行進化していた。さらにpNP Priを用いて、無作為に選んだ18種の植物について二糖加水分解活性を調べたところ、7種もの植物に活性が見られた。以上の結果は、β-プリメベロシダーゼと類似した酵素活性を示すジグリコシダーゼが、植物界には相当数分布していることを強く示唆している。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (22件)

  • [雑誌論文] Vicianin hydrolase is a novel cyanogenic β-glycosidase specific to β-vicianoside(6-O-α-L-arabiopyranosyl-β-D-glucopyranoside)in seeds of Vicia angustifolia2007

    • 著者名/発表者名
      Ahn Y-O, Saino H, Mizutani M, Shimizu B, Sakata K
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 48・7

      ページ: 983-947

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Expression and biochemical characterization of β-primeverosidase and application of β-primeverosylamidine to affinity purification2007

    • 著者名/発表者名
      Saino H, Mizutani M, Hiratake J, Sakata K
    • 雑誌名

      Biosci.Biotech.Biochem. (投稿中)

    • NAID

      10027524085

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vicianin hydrolase is a novel cyanogenic β-glycosidase specific to β-vicianoside(6-0-α-L-arabiopyranosyl-β-D-glucopyranoside) in seeds of Vicia angustifolia.2007

    • 著者名/発表者名
      Ahn Y-O, Saino H, Mizutani M, Shimizu B, Sakata K
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol. 48(7)

      ページ: 983-947

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vicianin hydrolase is a novel cyanogenic β-glycosidase specific to β-vicianoside (6-O-α-L-arabinopyranosyl-β-D-glucopyranoside) in seeds of Vicia angustifolia2007

    • 著者名/発表者名
      Ahn Y-O, Mizutani M, Shimizu B, Sakata K
    • 雑誌名

      Plant & Cell Physiology (In press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation and characterization of a β-primeverosidase-like enzyme from Penicillium multicolor2006

    • 著者名/発表者名
      Tsuruhami K, Mori S, Amarume S, Saruwatari S, Murata T, Hiratake J, Sakata K, Usui T
    • 雑誌名

      Biosci. Biotech. Biochem. 67(4)

      ページ: 691-698

    • NAID

      10018533569

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] チャ葉のジグリコシダーゼによる香気生成と食品への応用2006

    • 著者名/発表者名
      水谷正治, 坂田完三
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー 64(3)

      ページ: 145-150

    • NAID

      10017315791

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] β-Glucopyranoimidazolines as intermediate analogue inhibitors of family20β-N-acetylglucosaminidases2005

    • 著者名/発表者名
      Kato M, Uno Y, Hiratake J, Sakata K
    • 雑誌名

      Bioorg.Med.Chem. 13

      ページ: 1563-1571

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Punification,characterization,andcloning of a new Spodoptera frugiperda Sf9 beta-N-acetylhexosaminidase that hydrolyzes terminal N-acetylglucosamine on N-glycan core2005

    • 著者名/発表者名
      Tomiya, N;Palter, K.B;Narang, S;Park, J;Abdul-Rahman, B;Choi, O;Hiratake, J;Sakata, K;Betenbaugh, M.J;Lee, Y.C.
    • 雑誌名

      Glycobiology 15・11

      ページ: 1216-1216

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] β-Glucopyranoimidazolines as intermediate analogueinhibitors of family 20-N-acetylglucosaminidases.2005

    • 著者名/発表者名
      Kato M, Uno Y, Hiratake J, Sakata K
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem. 13

      ページ: 1563-1571

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Purification, characterization, and cloning of a new Spodoptera frugiperda Sf9 beta-N-ac6tylhexosaminidase that hydrolyzes terminal N-acetylglucosamine on N-glycan core.2005

    • 著者名/発表者名
      Tomiya, N. ; Palter, K. B. ; Narang, S. ; Park, J. ; Abdul-Rahman, B. ; Choi, 0. ; Hiratake, J. ; Sakata, K. ; Betenbaugh, M. J. ; Lee, Y. C.
    • 雑誌名

      Glycobiology 15(11)

      ページ: 1216-1216

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] β-Glucopyranoimidazolines as intermediate analogue inhibitors of family 20 β-N-acetylglucosaminidases2005

    • 著者名/発表者名
      Kato M, Uno Y, Hiratake J, Sakata K
    • 雑誌名

      Bioorg.Med.Chem. 13

      ページ: 1563-1571

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] β-Glucopyranoimidazolines as intermediate analogue inhibitors of family 20 (β-N-acetylglucosaminidases2005

    • 著者名/発表者名
      Kato M, Uno Y, Hiratake J, Sakata K
    • 雑誌名

      Bioorg.Med.Chem. (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Furcatin Hydrolase from Viburnum furcatum Blume Is a Novel Di-saccharide-specific Acuminosidase in Glycosyl Hydrolase Familyl2004

    • 著者名/発表者名
      Ahn Y-0, Mizutani M, Saino H, Sakata K
    • 雑誌名

      L Biol.Chem. 279・22

      ページ: 23405-23414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 植物の二糖配糖鉢特異的グリコシダーゼー基質との共進北は生体防御の策だった2004

    • 著者名/発表者名
      水谷 正治、安栄 玉、坂田 完三
    • 雑誌名

      化学と生物 42.1

      ページ: 774-776

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 鳥龍茶の香りに魅せられて-香気生成酵素の生物学的役割を解明する2004

    • 著者名/発表者名
      坂田 完三
    • 雑誌名

      化学 59・8

      ページ: 18-23

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Furcatin Hydrolase from Viburnum furcatum Blume Is a Novel Disaccharide-specific Acuminosidase in Glycosyl Hydrolase Family 1.2004

    • 著者名/発表者名
      Ahn Y-O, Mizutani M, Saino H, Sakata K
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 279(22)

      ページ: 23405-23414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Diglycosidases in plant kingdom-Co-evolution together with their substrates for self-defence mechanism?2004

    • 著者名/発表者名
      Mizutani M, Ahn Y-O, Sakata K
    • 雑誌名

      Kagaku to Seibutsu 42(1)

      ページ: 774-776

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Clarification of biological roles of enzymes involved in tea aroma formation, being intered in the beautiful aroma of oolong tea.2004

    • 著者名/発表者名
      Sakata, K
    • 雑誌名

      Kagaku 59(8)

      ページ: 18-23

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Furcatin Hydrolase from Viburnum furcatum Blume Is a Novel Di-saccharide-specific Acuminosidase in Glycosyl Hydrolase Family12004

    • 著者名/発表者名
      Ahn Y-O, Mizutani M, Saino H, Sakata K
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 279・22

      ページ: 23405-23414

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 植物の二糖配糖体特異的グリコシダーゼ-基質との共進化は生体防御の策だった?2004

    • 著者名/発表者名
      水谷正治, 安榮玉, 坂田完三
    • 雑誌名

      化学と生物 42・12

      ページ: 774-776

    • NAID

      10016520301

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 烏龍茶の香りに魅せられて-香気生成酵素の生物学的役割を解明する2004

    • 著者名/発表者名
      坂田完三
    • 雑誌名

      化学 59・8

      ページ: 18-23

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Expression and biochemical characterization of β-primeverosidase and application of β-primeverosylamidhie to affinity purification.

    • 著者名/発表者名
      Saino H, Mizutani M, Hiratake J, Sakata K
    • 雑誌名

      Biosci. Biotech. Biochem. (submitted)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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