水産軟体動物における２段階の海藻資化戦略：自然免疫賦活化とエネルギー獲得

• Project/Area Number: 16K18748
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Aquatic life science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 熊谷 祐也 北海道大学, 農学研究院, 特別研究員(PD) (00589997)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 水産軟体動物 / ラミナリナーゼ / 自然免疫 / ラミナリン / 酵素 / 蛋白質 / 糖 / 水産学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は水産軟体動物が海藻多糖をどのように資化するのかを明らかにすることを目的としている。その中でもラミナリンは自然免疫を賦活化する糖質であるが、それらはβ-(1→3)-グリコシド結合から成るもので構成糖はエネルギー源となるグルコースである。そのため、水産軟体動物がラミナリンをエネルギー源としてみなしているのか、または自然免疫を賦活化するものとして利用しているかのという疑問を明らかにするものである。本研究は水産軟体動物の生化学的な特性を明らかにするだけでなく、水産養殖において病気などの問題解決の糸口にもつながる研究であり凡庸性が高いものである。
本研究の核となるのがラミナリンを分解する酵素群ラミナリナーゼであり、これには独特なドメインを持つことが明らかとなり、それらの働きがラミナリンをエネルギー源としての利用または自然免疫賦活化する物質として利用しているかを制御していると考えられたため、その機能解析を行った。これまでに本ドメインは海藻多糖の成分に結合能を示すことを明らかとしたが、どの糖質に親和性を示すのか明らかでなかった。詳細な検討の結果、本ドメインはアルギン酸などの酸性多糖に結合することが明らかとなった。ここではそれに対する結合の強さを明らかとした。可溶性糖質とタンパク質の結合力の測定はアフィニティーゲル、表面プラズモン共鳴、等温滴定型カロリメトリーにより評価した。その結果、表面プラズモン共鳴でその結合力を評価することができ、2×10-8 （Ｍ）の解離定数を求めることができた。また本ドメインは塩により結合能が異なる。その評価についても本装置を用いることで測定が可能であることが分かった。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究課題設定以上の成果が出ているため。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画通り遂行する。

Expenditure Plan for Carryover Budget

消耗品にあてる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] デンマーク工科大学(デンマーク)
• [Journal Article] Molecular insights into the thermal stability mechanism of actinomycete mannanase (2016)
  • Author(s): Kumagai, Y., Uraji, M., Wan, K., Okuyama, M., Kimura, A., and Hatanaka, T.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 590 Issue: 17 Pages: 2862-2869
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12322
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] <b>Megalo-type α-1,6-glucosaccharides induce production of tumor necrosis factor α in primary macrophages via toll-like receptor 4 </b><b>signaling </b> (2016)
  • Author(s): Joe, G.H., Andoh, M., Shinoki, A., Lang, W., Kumagai, Y., Sadahiro, J., Okuyama M., Kimura, A., Shimizu, H., Hara, H., and Ishizuka, S.
  • Journal Title: Biomedical Research Volume: 37 Issue: 3 Pages: 179-186
  • DOI: 10.2220/biomedres.37.179
  • NAID: 130005161058
  • ISSN: 0388-6107, 1880-313X
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Heat treatment of curdlan enhances the enzymatic production of biologically active β-(1,3)-glucan oligosaccharides (2016)
  • Author(s): Kumagai Y, Okuyama M, Kimura A
  • Journal Title: Carbohtdr. Polym. Volume: - Pages: 396-401
  • DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.03.066
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Vibrio由来glycoside hydrolase family 17の機能未知なC末端領域は酵素活性の発現に必須である (2017)
  • Author(s): 熊谷祐也、田上貴祥、奥山正幸、木村淳夫
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都府、京都市、京都女子大学
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] GH5_8マンナナーゼの熱安定化メカニズムの解明 (2016)
  • Author(s): 熊谷祐也、裏地美杉、Wan Kun、奥山正幸、木村淳夫、畑中唯史
  • Organizer: 第68回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 富山県、富山市、富山国際会議場-ANAクラウンプラザホテル
  • Year and Date: 2016-09-28
• [Presentation] 産軟体動物のグルカナーゼに付随する機能未知領域の機能解析 (2016)
  • Author(s): 熊谷祐也、Abou Hachem Maher、Birte Svensson、尾島孝男、奥山正幸、木村淳夫
  • Organizer: 日本応用糖質科学会平成28年度大会
  • Place of Presentation: 広島県、福山市、広島県民文化センターふくやま(エストパルク)
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] Functional isomalto- megalosaccharide synthesized by enzymatic decoration (2016)
  • Author(s): Kumagai. Y., Lang, W., Sadahiro, J., Okuyama, M., Hara, H., and Kimura, A
  • Organizer: International Carbohydrate Symposium -ICS 2016
  • Place of Presentation: New Orleans, LA
  • Year and Date: 2016-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 研究室HP
  • URL: https://www.agr.hokudai.ac.jp/molenzlab/