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Isolation and characterization of highly stable, highly catalytic and broad substrate specificity D-amino acid oxidase of thermophilic fungi

Research Project

Project/Area Number 16K07660
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

Takahashi Shouji  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90324011)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
KeywordsD-アミノ酸オキシダーゼ / Rasamsonia emersonii / 好熱性真菌 / 耐熱性 / クローニング / 酵素学的緒特性 / 構造機能相関 / 大腸菌発現 / 精製 / 高安定性 / 広基質特異性 / 高活性 / D-アミノ酸資化 / Thermomyces dupontii / DAOホモログ遺伝子 / 大腸菌発現ベクター / 微生物 / 酵素 / 遺伝子 / バイオテクノロジー / 応用微生物
Outline of Final Research Achievements

D-Amino acid oxidase (DAO), which is a D-amino acid-degrading enzyme, is a useful enzyme for detecting and quantifying D-amino acids involved in neuropsychiatric disorders and producing pharmaceutical raw materials. This study, therefore, aimed to obtain a unique DAO with high stability, high activity, and broad substrate specificity. We isolated a thermophilic fungus that can utilize D-amino acids for growth from compost and identified the fungus as a strain (named strain YA) of Rasamsonia emersonii. We then identified and isolated DAO gene (ReDAO) of the fungus. ReDAO produced in E. coli utilized not only various D-amino acids but also cephalosporin C, a pharmaceutical material, as a substrate. ReDAO also exhibited high thermal stability and activity. These results showed that we successfully obtained the desired DAO that has high stability and high activity with broad substrate specificity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

D-アミノ酸酸化酵素(DAO)は,D-アミノ酸の検出・定量,医薬品合成,病気の診断や治療など広範な産業分野での利用が期待されている.しかし,工業的には安定性の低いDAOが利用されており,高コストであることからDAOの応用的利用は制限されている.本研究の成果により,DAOを利用した物質生産プロセスや分析システムのコストを大幅に低減させることでDAOの多様な分野における応用的利用を可能にし,広範な産業分野の発展が期待される.さらに,今後の解析により,酵素の基質特異性や安定化メカニズムに新たな学術的な知見をもたらし,他の酵素の基質特異性改変技術や安定化技術の開発につながると期待される.

Report

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

    (18 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Characterization and improvement of substrate-binding affinity of D-aspartate oxidase of the thermophilic fungus Thermomyces dupontii2019

    • Author(s)
      Takahashi S, Osugi K, Shimekake Y, Shinbo A, Abe K, Kera Y.
    • Journal Title

      Applied microbiology and biotechnology

      Volume: 103 Issue: 10 Pages: 4053-4064

    • DOI

      10.1007/s00253-019-09787-y

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 好熱性真菌Rasamsonia emersonii YA株由来D-アミノ酸オキシダーゼの広基質特異性に重要な構造因子の解明2019

    • Author(s)
      七五三掛 湧也,古市 剛大,鈴木 秀之,阿部 勝正,後藤 勝,解良 芳夫,高橋 祥司
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 好熱性真菌D-アミノ酸オキシダーゼの耐熱性低下変異体スクリーニング法の開発と取得2019

    • Author(s)
      古市 剛大,七五三掛 湧也,阿部 勝正,解良 芳夫,高橋 祥司
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 好熱性真菌由来D-アミノ酸オキシダーゼの基質特異性メカニズムの解析2019

    • Author(s)
      七五三掛 湧也,古市 剛大,鈴木 秀之,阿部 勝正,後藤 勝,解良 芳夫,高橋 祥司
    • Organizer
      日本ビタミン学会第71回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on the substrate specificity of D-amino acid oxidase of thermophilic fungi2018

    • Author(s)
      Shimekake Y, Furuichi T, Abe K, Kera Y, Takahashi S.
    • Organizer
      The 7th International GIGAKU Conference in Nagaoka
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 好熱性真菌Rasamsonia emersonii YA株由来D-アミノ酸オキシダーゼの諸特性解析2018

    • Author(s)
      七五三掛 湧也、高橋 祥司、阿部 勝正、解良 芳夫
    • Organizer
      日本ビタミン学会第70回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 多様な応用的利用に有用な好熱性真菌D-アミノ酸オキシダーゼの取得とその諸特性解析2018

    • Author(s)
      七五三掛 湧也、阿部 勝正、解良 芳夫,高橋 祥司
    • Organizer
      第59回新潟生化懇話会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 好熱性真菌Rasamsonia emersonii YA 株由来 D-アミノ酸オキシダーゼの 広基質特異性メカニズム解2018

    • Author(s)
      七五三掛 湧也,古市 剛大,阿部 勝正,解良 芳夫,高橋 祥司
    • Organizer
      第14回D-アミノ酸学会大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 好熱性真菌D-アミノ酸オキシダーゼのD-グルタミン酸への触媒作用を付与する 構造因子の解明2018

    • Author(s)
      七五三掛 湧也,阿部 勝正,解良 芳夫,高橋 祥司
    • Organizer
      日本生化学会第91回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] D-Amino acid oxidase and D-aspartate oxidase of thermophilic fungi2017

    • Author(s)
      Shouji Takahashi, Kohei Osugi, Yuya Shimekake, Katsumasa Abe, Yoshio Kera
    • Organizer
      The 3rd International Conference of D-Amino Acid Research
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] D-アミノ酸資化能を有する好熱性真菌の取得とD-アミノ酸オキシダーゼ遺伝子の探索2017

    • Author(s)
      七五三掛 湧也, 高橋 祥司, 阿部 勝正, 解良 芳夫
    • Organizer
      日本ビタミン学会第69回大会
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  • [Presentation] D-アミノ酸資化能を有する好熱性真菌の単離とそのD-アミノ酸オキシダーゼの酵素学的諸特性の解析2017

    • Author(s)
      七五三掛 湧也, 高橋 祥司, 阿部 勝正, 解良 芳夫
    • Organizer
      第69回日本生物工学会大会
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  • [Presentation] 好熱性真菌D-アスパラギン酸オキダーゼの機能解析と基質親和性の向上2017

    • Author(s)
      高橋 祥司, 大杉 航平, 新保 晃, 阿部 勝正, 解良 芳夫
    • Organizer
      第69回日本生物工学会大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] D-アミノ酸資化能を有する好熱性真菌の単離とそのD-アミノ酸オキシダーゼの酵素学的諸特性解析2017

    • Author(s)
      七五三掛 湧也, 高橋 祥司, 阿部 勝正, 解良 芳夫
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] D-アミノ酸資化能を有する好熱性真菌の単離とD-アミノ酸オキシダーゼ遺伝子の探索2017

    • Author(s)
      七五三掛 湧也
    • Organizer
      日本農芸化学会
    • Place of Presentation
      京都女子大学
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 好熱性真菌D-アスパラギン酸オキシダーゼの機能解析2016

    • Author(s)
      高橋 祥司
    • Organizer
      D-アミノ酸学会
    • Place of Presentation
      高知大学
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      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 環境生物化学研究室_高橋グループ

    • URL

      https://envbiochem.amebaownd.com/

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      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 長岡技術科学大学 環境生物化学研究室

    • URL

      http://envbiochem.web.fc2.com/

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      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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