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Creation of aromatic organic acid-reactive enzymes by rational design and their application to health examination for organic solvents

Research Project

Project/Area Number 18K06616
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionSetsunan University

Principal Investigator

Nishiya Yoshiaki  摂南大学, 理工学部, 教授 (70612307)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Keywordsトルエン / キシレン / スチレン / 酵素的測定法 / 基質特異性 / 健康診断 / ハイスループット / タンパク質工学 / 有機溶剤作業 / 馬尿酸 / 加水分解酵素 / エンドポイントアッセイ / 芳香族有機酸 / 有機溶剤取扱作業 / 生体成分分析 / 自動分析 / ドッキングスタディ / 変異体酵素 / 有機溶剤検診 / プロテイン・エンジニアリング / 基質改変
Outline of Final Research Achievements

To prevent health hazards, we developed high-throughput assay methods for urinary metabolites of toluene, xylene, and styrene, which are aromatic organic acids. First, we devised a new enzymatic assay to measure the total amount of hippurate and methyl hippurates, which are metabolites of toluene and xylene. The reaction mechanisms of the enzymes used were deduced based on structural informations, and mutants with improved specific activity and achieved low temperature optimization or disappearance of substrate inhibition were successfully developed. A new assay method for mandelate, an indicator of styrene exposure, was also devised. The enzyme used was rationally designed based on the tertiary structure of lactate oxidase to have multiple mutations. The reactivity of the prepared mutant to L-mandelate was improved about 200-fold compared with that of the wild type, and the development of mandelate oxidase was successfully achieved.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機溶剤取扱作業従事者は、健康被害予防のため特殊健康診断の受診が義務付けられている。現在の分析、診断手法は、操作が煩雑、スループットが低いなど課題が多い。本研究の成果は、これらの課題を解決する。既に馬尿酸・メチル馬尿酸測定の研究成果は検査企業に移管終了し、分析試薬が実用化の目処を得ている。マンデル酸測定の研究成果も企業移管中で、分析試薬開発が進められている。
臨床検査などで普及している酵素的測定法は、既存酵素の組合わせで測定系を構築している。本研究ではこのアプローチを逆転し、理想的な酵素的測定法を考案後、必要な新規酵素を合理的に開発した。今後、新たな開発手法となることを期待する。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (63 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 11 results) Presentation (47 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] ヒト膵臓α-アミラーゼと合成基質2-chloro-4-nitrophenyl-4-O-β-D-galactopyranosylmaltosideとの反応性結合の構造的予測.2021

    • Author(s)
      西矢芳昭
    • Journal Title

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      Volume: 44 Pages: 83-88

    • NAID

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    • Journal Title

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      Volume: - Issue: 1 Pages: 97-105

    • DOI

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    • NAID

      40022723378

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    • NAID

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    • DOI

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      40022817009

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      40021774802

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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Pyrococcus horikoshii由来馬尿酸加水分解酵素の機能改変2018

    • Author(s)
      今井皐、名越健太郎、新木翔太、馬場利明、西矢芳昭
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] リンゴ酸デヒドロゲナーゼのClosed構造不安定化による比活性の向上および低温適性化2018

    • Author(s)
      下澤勇弥、西矢芳昭
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 環状イミノ酸に対する反応性が向上したサルコシンオキシダーゼ変異体2018

    • Author(s)
      黒部督恵、西矢芳昭
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Chloroflexus aurantiacus由来のサルコシンオキシダーゼのN-メチルアミノ酸に対する反応性2018

    • Author(s)
      松本美徳、西矢芳昭
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] アミノアシラーゼを用いた物質検出方法2021

    • Inventor(s)
      西矢芳昭、巽謙太、矢倉一樹
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人常翔学園、ニプロ株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-118420
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] グリシンオキシダーゼを用いた物質検出方法2018

    • Inventor(s)
      野村隆臣、西矢芳昭、馬場利明
    • Industrial Property Rights Holder
      野村隆臣、西矢芳昭、馬場利明
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Patent Publication Number
      2019-187285
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] グリシンオキシダーゼを用いた物質検出方法2018

    • Inventor(s)
      馬場利明、西矢芳昭、野村隆臣
    • Industrial Property Rights Holder
      馬場利明、西矢芳昭、野村隆臣
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-083342
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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