細菌由来の新規L-ヒドロキシプロリン代謝酵素の解析

• 研究課題/領域番号: 25440049
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 渡邉 誠也 愛媛大学, 農学部, 准教授 (90379032)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: L-ヒドロキシプロリン / 遺伝子クラスター / 物質代謝 / ヒドロキシプロリン / 微生物の物質代謝 / フラビン依存性脱水素酵素 / プロリン / コラーゲン / 微生物代謝 / 脱水素酵素 / 代謝経路

研究成果の概要

細菌のL-ヒドロキシプロリン代謝酵素の生化学的解析を行った。D-ヒドロキシプロリン脱水素酵素のα、β、γのサブユニットのうち、βが触媒サブユニットとして機能し、他のサブユニットは構造維持と活性向上に働いていると考えられた。また、FMNには少なくともαとβの両サブユニットが必要だった。Pyr4H2C脱アミノ化酵素のLys164は、水素化ホウ素ナトリウム存在下でシッフ塩基中間体を形成することが分かった。T4LHyp資化能を持つ細菌の中には別のL-ヒドロキシプロリンも分解できるものがおり、その代謝に関わるT3LHyp脱水酵素とΔ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素の同定にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of flavin-containing opine dehydrogenase from bacteria. (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Sueda, R., Fukumori, F. and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 9 ページ: e0138434-e0138434
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0138434
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Monitoring technology for gamma-aminobutyric acid production in polished mochi barley grains using a carbon dioxide sensor. (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y., Kawata, K. and Watanabe, S.
  • 雑誌名: J. Food Sci. 巻: 80 号: 6
  • DOI: 10.1111/1750-3841.12867
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of bifunctional proline racemase/hydroxyproline epimerase from archaea. Discrimination of substrates and molecular evolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Tanimoto, Y., Nishiwaki, H. and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 3 ページ: e0120349-e0120349
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120349
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An enzymatic method to estimate the content of L-hydroxyproline (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Hiraoka, Y., Endo, S., Tanimoto, Y., Tozawa, Y. and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: Journal of Biotechnology 巻: 199 ページ: 9-16
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2015.01.026
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A bienzyme electrochemical biosensor for the detection of collagen L-hydroxyproline (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, H., Watanabe, K., Koto, A., Koizumi, G., Satomura, T., Watanabe, S. and Suye, SI.
  • 雑誌名: Sensing and Bio-sensing Research 巻: 4 ページ: 37-39
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ornithine cyclodeaminase/μ-crystallin homolog from hyperthermophilic archaeon Thermococcus litoralis functions as a novel Δ1-pyrroline-2-carboxylate reductase involved in putative trans-3-hydroxy-L-proline metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Tozawa, Y. and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 4 号: 1 ページ: 617-626
  • DOI: 10.1016/j.fob.2014.07.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diversity in Guanosine 3′,5′-Bisdiphosphate (ppGpp) Sensitivity Among Guanylate Kinases of Bacteria and Plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nomura, Y., Izumi, A., Fukunaga, Y. Kusumi, K., Iba, K., Watanabe, S., Nakahira, Y., Weber, A. P., Nozawa, A., and Tozawa, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 号: 22 ページ: 15631-15641
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.534768
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Breeding of a xylose-fermenting hybrid strain by mating genetically engineered haploid strains derived from industrial Saccharomyces cerevisiae (2014)
  • 著者名/発表者名: Inoue, H., Hashimoto, S., Matsushika, A., Watanabe, S. and Sawayama, S.
  • 雑誌名: Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 巻: 41 号: 12 ページ: 1773-1781
  • DOI: 10.1007/s10295-014-1531-3
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of trans-3-hydroxy-L-proline dehydratase and Δ1-pyrroline-2-carboxylate reductase involved in trans-3-hydroxy-L-proline metabolism of bacteria. (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Tanimoto, Y., Yamauchi, S., Tozawa, Y., Sawayama, S., and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 4 号: 1 ページ: 240-250
  • DOI: 10.1016/j.fob.2014.02.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体サンプル中のコラーゲンを酵素で定量 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 雑誌名: 月刊ケミカルエンジニヤリング 巻: 59 ページ: 36-41
• [学会発表] バクテリアのオピンコンセプトに関わるフラビン依存性オピン脱水素酵素 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 農芸化学会2015年度中四国・西日本支部合同大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] アーキアのプロリン・ヒドロキシプロリン関連酵素の最近の知見 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 第28回日本Archaea研究会講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2015-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] プロリンとヒドロキシプロリンの両者に作用し立体異性変換を触媒する古細菌由来の酵素 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 第56回日本生化学会中国・四国支部会例会
  • 発表場所: 島根大学
  • 年月日: 2015-05-30
• [学会発表] 微生物代謝酵素を利用したヒドロキシプロリンの定量法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也、平岡芳信、遠藤志織、谷本佳彰、渡部保夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 微生物酵素の発見および機能変換と産業利用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 第3回置賜マイクロ・ナノバイオフォーラム「微生物機能の制御と産業利用」
  • 発表場所: 米沢市
  • 年月日: 2015-02-04
  • 招待講演
• [学会発表] 酵母によるバイオエタノール生産の現状と課題 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第40回討論会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2014-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] 細菌によるトランス-3-ヒドロキシ-L-プロリン代謝経路の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也、谷本佳彰、戸澤譲、渡部保夫
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] 微生物のヒドロキシプロリン代謝 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第18回若手シンポジウム「微生物由来のアミノ酸関連酵素」
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] バイオ燃料の現状と課題 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 第26回中四国伝熱セミナー
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] 細菌のトランス-3-ヒドロキシプロリン代謝経路の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也、谷本佳彰、山内清司、戸澤譲、渡部保夫
  • 学会等名: 第55回日本生化学会中国・四国支部例会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2014-06-06
• [学会発表] L-ヒドロキシプロリンのバイオセンシングシステムの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉岳、渡邊和也、坂元博昭、渡辺誠也、里村武範、末信一朗
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル、明治大学生田キャンパス
• [学会発表] ヒドロキシプロリンを酵素で定量する (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第38回講演会（例会）
  • 発表場所: 香川大学農学部
• [学会発表] 細菌のヒドロキシプロリン代謝 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会「細菌細胞の増殖と代謝研究会（スイッチング制御）」
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）
• [学会発表] 新しい酵素の発見と産業への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 農芸化学会中四国支部第16回若手シンポジウム
  • 発表場所: 高知大学農学部
  • 招待講演
• [学会発表] 細菌によるコラーゲン由来ヒドロキシプロリン代謝に関する新知見 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也、谷本佳彰、西脇寿、戸澤譲、渡部保夫
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] D型異性体を介した細菌の新規L-ヒドロキシプロリン代謝経路の解明と産業応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 第9回D-アミノ酸研究会学術講演会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス100周年記念会館
• [学会発表] 生体サンプル中のコラーゲンを酵素で定量 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: JST四国地区五大学新技術説明会
  • 発表場所: JST東京本部別館ホール
  • 招待講演
• [学会発表] L-ヒドロキシプロリンの簡便・迅速な定量方法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺誠也
  • 学会等名: 第12回国際バイオテクノロジー展/技術会議（Bio tech 2013）
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 招待講演
• [産業財産権] 3-ヒドロキシプロリンの分析方法、コラーゲンの測定方法、およびそれに用いる新規Δ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素 (2014)
  • 発明者名: 渡辺誠也、谷本佳彰
  • 権利者名: 国立大学法人愛媛大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-06-05
  • 外国
• [産業財産権] 3-ヒドロキシプロリンの分析方法、コラーゲンの測定方法、およびそれに用いる新規Δ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素 (2013)
  • 発明者名: 渡辺誠也、谷本佳彰
  • 権利者名: 愛媛大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-09-09
• [産業財産権] L-ヒドロキシプロリンの分析方法、コラーゲンの測定方法、およびそれに用いるD-ヒドロキシプロリン脱水素酵素 (2013)
  • 発明者名: 渡辺誠也、森本大地、笹井雄貴
  • 権利者名: 愛媛大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-04-30