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Verification of new mechanistic model of starch branching enzyme

Research Project

Project/Area Number 15K18685
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Applied biochemistry
Research InstitutionAkita Prefectural University

Principal Investigator

Suzuki Ryuichiro  秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (70632397)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords酵素学 / 構造生物学 / 澱粉 / 枝作り酵素 / グリコーゲン / 多糖代謝関連酵素 / 構造機能解析 / 農芸化学 / シアノバクテリア / 触媒特異性 / 改変
Outline of Final Research Achievements

Branching enzyme (BE) catalyzes formation of branch points of glycogen and starch. Active site cleft (subsite) of BE has never been reported. In this study, crystal structures of BE1 from starch-producing cyanobacteria Cyanothece sp. ATCC 51142 in complex with linear maltooligosaccharides were determined. The crystal structures revealed the location of subsites and the presence of seven surface binding sites (SBSs). Importance of amino acid residues involved in sugar binding at subsites and SBSs in the crystal structures was confirmed by mutational analysis of the residues. In addition, our results suggest that two SBSs in the catalytic domain participate in binding of acceptor substrate. Based on these results, new detailed mechanistic model of BE reaction has been presented.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

澱粉(炭水化物)は人類の主食であり、食品産業・各種工業分野へ応用利用されている。澱粉の構造(分岐パターン)と食味・物性には相関があるが、澱粉の構造を制御する仕組みには未解明の課題が多く残されている。原始的なシアノバクテリアと進化した陸上植物について、澱粉構造の制御メカニズムを解明して比べることは、学術的に重要であり興味深い。応用展開としては、構造を制御した新規澱粉素材の酵素合成技術の確立に向けた第一歩になると期待される。

Report

(4 results)
  • 2018 Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Bound substrate in the structure of cyanobacterial branching enzyme supports a new mechanistic model2017

    • Author(s)
      Hayashi M, Suzuki R, Colleoni C, Ball SG, Fujita N, Suzuki E
    • Journal Title

      J Biol Chem

      Volume: 292 Issue: 13 Pages: 5465-5475

    • DOI

      10.1074/jbc.m116.755629

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Distribution of glucan-branching enzymes among prokaryotes2016

    • Author(s)
      Suzuki E, Suzuki R
    • Journal Title

      Cell Mol Life Sci

      Volume: - Issue: 14 Pages: 2643-2660

    • DOI

      10.1007/s00018-016-2243-9

    • Related Report
      2016 Research-status Report 2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Crystallization and crystallographic analysis of branching enzymes from Cyanothece sp. ATCC 51142.2015

    • Author(s)
      Mari Hayashi, Ryuichiro Suzuki, Christophe Colleoni, Steven G Ball, Naoko Fujita, Eiji Suzuki
    • Journal Title

      Acta Crystallographica section F STRUCTURAL BIOLOGY COMMUNICATIONS

      Volume: 71 Issue: 8 Pages: 1109-1113

    • DOI

      10.1107/s2053230x1501198x

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規特性を有するシアノバクテリア由来枝切り酵素の構造機能解析2017

    • Author(s)
      木村友亮, 鈴木龍一郎, 佐々木柾秀, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 藤田直子, 鈴木英治
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] シアノバクテリア由来枝切り酵素アイソザイム 3 種の特性解析2017

    • Author(s)
      佐々木柾秀, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 鈴木龍一郎, 藤田直子, 鈴木英治
    • Organizer
      日本応用糖質科学会平成29年度大会(第66回)・応用糖質科学シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] シアノバクテリア由来枝切り酵素の構造機能解析2017

    • Author(s)
      鈴木龍一郎, 木村友亮, 佐々木柾秀, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 藤田直子, 鈴木英治
    • Organizer
      日本応用糖質科学会平成29年度大会(第66回)・応用糖質科学シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 澱粉生産性 Cyanobacterium sp. CLg1 株由来枝切り酵素の構造機能解析2017

    • Author(s)
      鈴木龍一郎, 木村友亮, 佐々木柾秀, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 藤田直子, 鈴木英治
    • Organizer
      日本植物学会第81回大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] タイトル:澱粉生産性 Cyanothece sp. PCC 8802 における 3 種の枝切り酵素アイソザイムの特性解析2017

    • Author(s)
      佐々木柾秀, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 鈴木龍一郎, 藤田直子, 鈴木英治
    • Organizer
      日本植物学会第81回大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規特性を有する枝切り酵素の構造機能解析2016

    • Author(s)
      鈴木龍一郎, 木村友亮, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 藤田直子, 鈴木英治
    • Organizer
      日本応用糖質科学会平成28年度大会
    • Place of Presentation
      福山大学
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 貯蔵多糖特性の異なるシアノバクテリア由来枝作り酵素および枝切り酵素の構造と機能2016

    • Author(s)
      鈴木龍一郎, 林真里, 黒木みほ, 木村友亮, 佐々木柾秀, 藤田直子, 鈴木英治
    • Organizer
      日本応用糖質科学会平成28年度大会
    • Place of Presentation
      福山大学
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803グリコーゲン枝切り酵素多重変異株の特性2016

    • Author(s)
      後藤光寛, 齊藤健太, 鈴木龍一郎, 鈴木英治
    • Organizer
      東北植物学会第6回大会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 多糖代謝酵素タンパク質の構造生物学

    • URL

      http://www.lichen.akita-pu.ac.jp/~dbp/plant-physiol/naiyou6.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 多糖代謝酵素タンパク質の構造生物学

    • URL

      http://www.dbp.akita-pu.ac.jp/~plant-physiol/naiyou6.html

    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2024-12-25  

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