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Identification and physiological functions of non-canonical D-amino acid synthetic enzymes in bacteria

Research Project

Project/Area Number 17K18082
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Applied microbiology
Applied biochemistry
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

Miyamoto Tetsuya  北里大学, 薬学部, 助教 (10739238)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
KeywordsD-アミノ酸 / アミノ酸ラセマーゼ / シスタチオニンβ-リアーゼ / セリンデヒドラターゼ / バイオフィルム / 大腸菌 / ホモセリン / 枯草菌 / 微生物 / 酵素
Outline of Final Research Achievements

The peptidoglycan of the bacterial cell wall typically contains D-alanine and D-glutamate, and also various non-canonical D-amino acids that have been related to peptidoglycan remodeling, inhibition of biofilm formation, and triggering of biofilm disassembly. Although non-canonical D-amino acids play important roles in adaptation to environmental changes, the biosynthetic pathways of non-canonical D-amino acids remain poorly understood. We identified and characterized novel amino acid racemases (YgeA, MetC, MalY, RacX) from Escherichia coli and Bacillus subtilis that produce non-canonical D-amino acids. Additionally, this study suggests that YgeA from E. coli is involved in the bacterial growth and biofilm formation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細菌が合成する多様なD-アミノ酸は、細菌自身に対してだけでなく、ヒトの自然免疫応答や腸内細菌叢を介して腸内環境の正常化にも影響を与えることが明らかとなってきている。従って、本研究を通じて発見された細菌の非標準的D-アミノ酸合成酵素の機能および生理的役割を理解することは、細菌と共生している我々にとって健康の維持や増進に繋がるとともに、D-アミノ酸を利用した病原性細菌に対する感染抑制や薬剤耐性の克服にも貢献すると考えられる。

Report

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

    (44 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 2 results) Presentation (32 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Elucidation of the D-lysine biosynthetic pathway in the hyperthermophile Thermotoga maritima2018

    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Katane Masumi、Saitoh Yasuaki、Sekine Masae、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 286 Issue: 3 Pages: 601-614

    • DOI

      10.1111/febs.14720

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  • [Journal Article] Secreted D-aspartate oxidase functions in C. elegans reproduction and development2018

    • Author(s)
      Saitoh Yasuaki、Katane Masumi、Miyamoto Tetsuya、Sekine Masae、Sakamoto Taro、Imai Hirotaka、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 286 Issue: 1 Pages: 124-138

    • DOI

      10.1111/febs.14691

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    • Author(s)
      Yusuke Nakade, Yasunori Iwata, Takashi Wada, et al.
    • Journal Title

      JCI Insight

      Volume: 18;3(20) Issue: 20 Pages: 97957-97957

    • DOI

      10.1172/jci.insight.97957

    • NAID

      120006733372

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  • [Journal Article] Structural and enzymatic properties of mammalian D-glutamate cyclase2018

    • Author(s)
      Katane Masumi、Ariyoshi Makoto、Tateishi Shuhei、Koiwai Sachi、Takaku Kaoruko、Nagai Kenichiro、Nakayama Kazuki、Saitoh Yasuaki、Miyamoto Tetsuya、Sekine Masae、Mita Masashi、Hamase Kenji、Matoba Satoaki、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Archives of Biochemistry and Biophysics

      Volume: 654 Pages: 10-18

    • DOI

      10.1016/j.abb.2018.07.005

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    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Katane Masumi、Saitoh Yasuaki、Sekine Masae、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Biochemical Journal

      Volume: 456 Issue: 8 Pages: 1397-1410

    • DOI

      10.1042/bcj20180039

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      Katane Masumi、Kuwabara Hisashi、Nakayama Kazuki、Saitoh Yasuaki、Miyamoto Tetsuya、Sekine Masae、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 806-812

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2017.12.009

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      Miyamoto Tetsuya、Homma Hiroshi
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      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 775-782

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2017.12.010

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    • Author(s)
      宮本哲也、本間 浩
    • Journal Title

      KAGAKU TO SEIBUTSU

      Volume: 56 Issue: 1 Pages: 18-25

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.56.18

    • NAID

      130007535700

    • ISSN
      0453-073X, 1883-6852
    • Year and Date
      2017-12-20
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      Miyamoto Tetsuya、Katane Masumi、Saitoh Yasuaki、Sekine Masae、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Amino Acids

      Volume: 49 Issue: 11 Pages: 1885-1894

    • DOI

      10.1007/s00726-017-2486-2

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    • Author(s)
      Katane Masumi、Kanazawa Ryo、Kobayashi Risa、Oishi Megumi、Nakayama Kazuki、Saitoh Yasuaki、Miyamoto Tetsuya、Sekine Masae、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      Volume: 1865 Issue: 9 Pages: 1129-1140

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2017.06.010

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  • [Journal Article] Two-Dimensional HPLC-MS/MS Determination of Multiple D-Amino Acid Residues in the Proteins Stored Under Various pH Conditions2017

    • Author(s)
      Ishii Chiharu、Miyamoto Tetsuya、Ishigo Shoto、Miyoshi Yurika、Mita Masashi、Homma Hiroshi、Ueda Tadashi、Hamase Kenji
    • Journal Title

      CHROMATOGRAPHY

      Volume: 38 Issue: 2 Pages: 65-72

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2017.009

    • NAID

      130007040478

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
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      宮本哲也、松浦美帆、吉田真梨愛、齋藤康昭、関根正恵、片根真澄、本間 浩
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      片根真澄、齋藤康昭、宮本哲也、関根正恵、本間 浩
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      http://www.pharm.kitasato-u.ac.jp/ac/SeitaiHP/

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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