酵素による新しい糖質活性化法とこれを用いた配糖体合成システムの開発

• 研究課題/領域番号: 26450114
• 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: 応用生物化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 奥山 正幸 北海道大学, 農学研究院, 講師 (00344490)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 糖転移反応 / フラクトシル化 / スクロース / 糖質のフラクトシル化 / グリコシダーゼ / 糖転移酵素 / スクロースアナログ / β-フルクトフラノシダーゼ / スクロース類似体 / レバンスクラーゼ / スクロースシンターゼ

研究成果の概要

本研究の目的は糖質加水分解酵素が触媒する糖転移反応における糖供与体を酵素反応により合成することである．β-フルクトフラノシダーゼやレバンスクラーゼを用い，スクロースのフラクトシル基を，キシロース，ガラクトース，マンノース，イソマルトオリゴ糖，マルトオリゴ糖，グルクロン酸に転移させることに成功した．これらは各種糖質加水分解酵素の糖供与体となり得るものである．また，各種糖質加水分解酵素を分子解析することにより，これらの糖転移反応の特異性ならびに特異性の改変を行った．また得られたフルクトシル糖を基質として，スクロースシンターゼを用い糖ヌクレオチドの合成に成功した．

研究成果

• [雑誌論文] Efficient synthesis of α-galactosyl oligosaccharides using a mutant Bacteroides thetaiotaomicron retaining α-galactosidase (BtGH97b) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Okuyama, Kana Matsunaga, Ken-ichi Watanabe, Keitaro Yamashita, Takayoshi Tagami, Asako Kikuchi, Min Ma, Patcharapa Klahan, Haruhide Mori, Min Yao, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 284 号: 5 ページ: 766-783
  • DOI: 10.1111/febs.14018
  • NAID: 120006401450
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kinetic properties and substrate inhibition of α-galactosidase from Aspergillus niger (2016)
  • 著者名/発表者名: Julan Liao, Masayuki Okuyama, Keigo Ishihara, Yoshinori Yamori, Shigeo Iki, Takayoshi Tagami, Haruhide Mori, Seiya Chiaba, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 80 号: 9 ページ: 1747-1752
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1136884
  • NAID: 120005955471
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Purification and characterization of a chloride ion-dependent α-glucosidase from the midgut gland of Japanese scallop (Patinopecten yessoensis) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuda Y, Okuyama M, Iizuka T, Nakai H, Saburi W, Fukukawa T, Maneesan J, Tagami T, Naraoka T, Mori H & Kimura A
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 80 号: 3 ページ: 479-485
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1116926
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heat treatment of curdlan enhances the enzymatic production of biologically active β-(1,3)-glucan oligosaccharides (2016)
  • 著者名/発表者名: Kumagai Y, Okuyama M, Kimura A
  • 雑誌名: Carbohtdr. Polym. 巻: - ページ: 396-401
  • DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.03.066
  • 査読あり
• [雑誌論文] The loop structure of Actinomycete glycoside hydrolase family 5 mannanases governs substrate recognition (2015)
  • 著者名/発表者名: Kumagai Y, Yamashita K, Tagami T, Uraji M, Wan K, Okuyama M, Yao M, Kimura A, Hatanaka T
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 282 号: 20 ページ: 4001-4014
  • DOI: 10.1111/febs.13401
  • NAID: 120005906892
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural elements responsible for the glucosidic linkage-selectivity of a glycoside hydrolase family 13 exo-glucosidase (2015)
  • 著者名/発表者名: Wataru Saburi, Hiroaki Rachi-Otsuka, Hironori Hondoh, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: FEBS letters 巻: 589 号: 7 ページ: 865-869
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.02.023
  • NAID: 120005725141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insights into catalytic reaction that is involved in the reorientation of Trp238 at the substrate-binding site in GH13 dextran glucosidase (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Saburi W, Nakatsuka D, Hondoh H, Kato K, Okuyama M, Mori H, Kimura A, and Yao M
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 589 号: 4 ページ: 484-489
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.01.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural advantage of sugar beet α-glucosidase to stabilize the Michaelis complex with long-chain substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: Tagami T, Yamashita K, Okuyama M, Mori H, Yao M, Kimura A
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 号: 3 ページ: 1796-1803
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.606939
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical properties and substrate recognition mechanism of GH31 α-glucosidase from Bacillus sp. AHU 2001 with broad substrate specificity (2015)
  • 著者名/発表者名: Wataru Saburi, Masayuki Okuyama, Yuya Kumagai, Atsuo Kimura, Haruhide Mori
  • 雑誌名: Biochimie 巻: 108 ページ: 140-148
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2014.11.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] 糖質関連酵素の最近の進歩(4) 糖質加水分解酵素ファミリー内の機能の保存性と多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥山 正幸
  • 雑誌名: 化学と生物: 日本農芸化学会会誌: 生命・食・環境 巻: 53 ページ: 120-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic role of the calcium ion in GH97 inverting glycoside hydrolase (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Okuyama, Takuya Yoshida, Hironori Hondoh, Haruhide Mori, Min Yao, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: FEBS letters 巻: 588 号: 17 ページ: 3213-3217
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.07.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different molecular complexity of linear-isomaltomegalosaccharides and β-cyclodextrin on enhancing solubility of azo dye ethyl red: Towards dye biodegradation (2014)
  • 著者名/発表者名: Weeranuch Lang, Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Janjira Maneesan, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Nobuo Sakairi, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Bioresource Technology 巻: 169 ページ: 518-524
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2014.07.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biodecolorization of a food azo dye by the deep sea Dermacoccus abyssi MT1.1(T) strain from the Mariana Trench (2014)
  • 著者名/発表者名: Lang W, Sirisansaneeyakul S, Martins, L O, Ngiwsara L, Sakairi N, Pathom-aree W, Okuyama M, Mori H, Kimura, A
  • 雑誌名: J. Environ. Manage. 巻: 132 ページ: 155-164
  • DOI: 10.1016/j.jenvman.2013.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identity of the two dextran dextrinases produced by Gluconobacter oxydans ATCC 11894 and its localization change depending on the cell growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Juri Sadahiro, Haruhide Mori, Wataru Saburi, Masayuki Okuyama, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 456 号: 1 ページ: 500-505
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.115
  • 査読あり
• [学会発表] Characterization of thermostable α-glucosidase from Geobacillus caldoxylosilyticus NBRC 107762, which displays remarkable transglucosylation (2017)
  • 著者名/発表者名: Min MA, Masayuki OKUYAMA, Takayoshi TAGAMI, Atsuo KIMURA
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学・京都市・京都
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Bacteroides thetaiotaomicron β-L-arabinopyranosidase の立体構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池麻子，加藤公児，奥山正幸，大嵜翔平，姚閔，木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会
  • 発表場所: 福山大学・福山市・広島
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] GH97 α-galactosidase求核触媒変異酵素が触媒する糖転移反応の反応機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松永夏奈，奥山正幸，渡辺健一，田上貴祥，山下恵太郎，姚閔，森春英，木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会
  • 発表場所: 福山大学・福山市・広島
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Analysis of amino acid residues relating to specificity of endodextranase from Streptococcus mutans (2016)
  • 著者名/発表者名: Klahan P., Okuyama M., Mori H., Kimura A.
  • 学会等名: International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Purification and characterization of a-1,3-glucosidase from Aspergillus niger (2016)
  • 著者名/発表者名: Min Ma, Takayoshi Tagami, Masayuki Okuyama and Atsuo Kimura
  • 学会等名: International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Zymomonas mobilis 由来levansucraseとinvertaseの反応特異性の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 芹沢 領、田沼 正成、奥山 正幸、木村 淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] Solubilizing ability of double-anchor type isomaltomegalosaccharide for drug delivery of ibuprofen (2016)
  • 著者名/発表者名: Sota UEKUSA, Weeranuch Lang, Yuya Kumagai, Masayuki Okuyama, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] Kribbella flavida由来isomaltosyltransferaseの機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮野 江梨、田上 貴祥、奥山 正幸、木村 淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] Efficient production and characterization of α-1,3-glucosidase from Aspergillus niger (2016)
  • 著者名/発表者名: Min MA, Takayoshi TAGAMI, Masayuki OKUYAMA, Atsuo KIMURA
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] 環状四糖[cyclo-(1→6)-(α-nigerosyl-nigerosyl)]の分解を担う2種の糖質加水分解酵素の発見 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田上 貴祥、貞廣 樹里、奥山 正幸、木村 淳夫、岩崎 智仁
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] Gluconobacter oxydans由来の菌体外酵素dextran dextrinaseは自らの生成物デキストランによって細胞表層から遊離する (2016)
  • 著者名/発表者名: 貞廣 樹里、森 春英、佐分利 亘、奥山 正幸、木村 淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] Zymomonas mobilis由来levansucraseとinvertaseの生成物特異性に関与する構造因子の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 芹沢領，奥山正幸，木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部例会
  • 発表場所: 北海道大学・札幌市・北海道
• [学会発表] Isomaltooligosaccharide 6-α-glucosyltransferaseの構造と触媒部位の機能性アミノ酸残基の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川田恭平、藤本 瑞、鐘ヶ江倫世、西村崇志、奥山正幸、森 春英、木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成27年度大会
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム 甍～I・RA・KA～ (奈良県・奈良市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Podospora anserina α-glucosidaseの高い糖転移能に関わる構造因子 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福本健太、Song Kyung-Mo、奥山正幸、木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成27年度大会
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム 甍～I・RA・KA～ (奈良県・奈良市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Enzymatic synthesis of functional linear isomaltomegalosaccharide by Gluconobacter oxydans dextran dextrinase (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kumagai, Weeranuch Lang, Juri Sadahiro, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 11th Carbohydrate Bioengineering Meeting
  • 発表場所: Espoo (Finland)
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] A transglycosylation of catalytic nucleophile mutant of GH97 a-galactosidase with an external nuclephile (2015)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Okuyama, Kana Matsunaga, Ken-ichi Watanabe, Tokayoshi Tagami, Keitaro Yamashita, Haruhide Mori, Min Yao, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 11th Carbohydrate Bioengineering Meeting
  • 発表場所: Espoo (Finland)
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] Structural and biochemical studies of sugar beet a-glucosidase exhibiting high specificity for long-chain substrates (2015)
  • 著者名/発表者名: Tokayoshi Tagami, Keitaro Yamashita, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Min Yao, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 11th Carbohydrate Bioengineering Meeting
  • 発表場所: Espoo (Finland)
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] 生理活性を持つβ-1,3-グルカンオリゴ糖の酵素的調製法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, 奥山正幸, 木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山市 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Bacillus subtilis由来levansucraseによるsucrose類似体の合成および受容体特異性に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺基志、木村淳夫、奥山正幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山市 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Bacteroides thetaiotaomicron由来GH97 β-L-アラビノピラノシダーゼの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大嵜 翔平、松永 夏奈、奥山 正幸、木村 淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山市 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 糖質加水分解酵素ファミリー97における触媒機構と多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥山 正幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山市 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Bacillus sp. AHU 2001由来GH31 α-グルコシダーゼの生化学的諸性質と基質認識に重要な構造因子の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐分利 亘、奥山 正幸、熊谷 祐也、木村 淳夫、森 春英
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山市 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Dextran dextrinaseのPhe602の生成物特異性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂谷 敦、熊谷祐也、貞廣樹里、Lang Weeranuch、奥山正幸、森 春英、木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会 平成25年度大会
  • 発表場所: 新潟市 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Amphiphilic function of linear-isomaltooligosaccharides (L-IMS) on ethyl red (ER) solublity (2014)
  • 著者名/発表者名: Weeranuch Lang, Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Nobuo Sakairi, Atuso Kimura
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会 平成25年度大会
  • 発表場所: 新潟市 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 放線菌マンナナーゼの基質特異性に関するループ7の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, 裏地美杉, 奥山正幸, 木村淳夫, 畑中唯史
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会 平成25年度大会
  • 発表場所: 新潟市 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 放線菌マンナナーゼの分岐オリゴ糖に対する基質特異性に関する解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, 裏地美杉, 奥山正幸, 木村淳夫, 畑中唯史
  • 学会等名: 第66回 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌市 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [備考] 北海道大学大学院農学研究院分子酵素学研究室 研究概要
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/molenzlab/research/