Structure and function of streptococcal system for heparin degradation/import and its involvement in infectious diseases

• Project/Area Number: 20580078
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: HASHIMOTO Wataru Kyoto University, 大学院・農学研究科, 准教授 (30273519)
• Research Collaborator: MURATA Kousaku 京都大学, 大学院・農学研究科, 教授 (90142299)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2010: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2009: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2008: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 連鎖球菌 / 宿主細胞外マトリックス / グリコサミノグリカン / 多糖リアーゼ / 不飽和グルクロニルヒドロラーゼ / 侵入・感染 / X線結晶構造解析 / コンドロイチン二糖 / 硫酸化糖 / 部位特異的変異 / ファスフォトランスフェラーゼ系 / アミノ糖 / αケトグルコン酸 / DNAマイクロアレイ

Research Abstract

Pathogenic streptococci produce unsaturated glucuronyl hydrolase (UGL) together with polysaccharide lyase responsible for completely degrading glycosaminoglycans, and the streptococcal UGLs prefer sulfated substrates. This suggests that the substrate specificity is feasible for bacterial infection through degradation of mammalian extracellular matrices with sulfate groups. The motif "R-//-Sxx(S)xK" in UGL is prerequisite for degradation of sulfated substrates.

Research Products

• [Journal Article] Structural determinants in streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase for recognition of glycosaminoglycan sulfate groups. (2011)
  • Author(s): Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, Kousaku Murata.
  • Journal Title: J.Biol. Chem. 286(8) Pages: 6262-6271
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterosubunit composition and crystal structures of a novel bacterial M16B metallopeptidase (2011)
  • Author(s): Yukie Maruyama
  • Journal Title: Journal of Molecular Biology Volume: 407 Pages: 180-192
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural determinants in streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase for recognition of glycosaminoglycan sulfate groups (2011)
  • Author(s): Yusuke Nakamichi
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 286 Pages: 6262-6271
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of bacterial cell-surface alginate-binding protein with an M_75 peptidase motif (2011)
  • Author(s): Yukie Maruyama
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 405 Pages: 411-416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of exotype alginate lyase Atu3025 from Agrobacterium tumefaciens. (2010)
  • Author(s): Akihito Ochiai, Masayuki Yamasaki, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, Kousaku Murata.
  • Journal Title: J.Biol. Chem. 285(32) Pages: 24519-24528
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bacterial supersystem for alginate import/metabolism and its environmental and bioenergy applications. (2010)
  • Author(s): Wataru Hashimoto, Shigeyuki Kawai, Kousaku Murata.
  • Journal Title: Bioengineered Bugs 1(2) Pages: 97-109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutational studies of the peptidoglycan hydrolase FlgJ of Sphingomonas sp.strain A1 (2010)
  • Author(s): Yukie Maruyama
  • Journal Title: Journal of Basic Microbiology Volume: 50 Pages: 311-317
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular identification of unsaturated uronate reductase prerequisite for alginate metabolism in Sphingomonas sp.A1 (2010)
  • Author(s): Ryuichi Takase
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta Volume: 1804 Pages: 1925-1936
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of exotype alginate lyase Atu3025 from Agrobacterium tumefaciens (2010)
  • Author(s): Akihito Ochiai
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 285 Pages: 24519-24528
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アルギン酸代謝酵素の構造と機能 (2010)
  • Author(s): 落合秋人
  • Journal Title: ビタミン Volume: 84 Pages: 525-531
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bacterial supersystem for alginate import/metabolism and its environmental and bioenergy applications (2010)
  • Author(s): Wataru Hashimoto
  • Journal Title: Bioengineered Bugs 1 Pages: 1-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of family 14polysaccharide lyase with pH-dependent modes of action. (2009)
  • Author(s): Kohei Ogura, Masayuki Yamasaki, Takashi Yamada, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, Kousaku Murata.
  • Journal Title: J.Biol. Chem. 284(51) Pages: 35572-35579
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substrate specificity of streptococccal unsaturated glucuronyl hydrolases for sulfated glycosaminoglycan. (2009)
  • Author(s): Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Takafumi Itoh, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, Kousaku Murata.
  • Journal Title: J.Biol. Chem. 284(27) Pages: 18059-18069
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural determinants responsible for substrate recognition and mode of action in family 11polysaccharide lyases. (2009)
  • Author(s): Akihito Ochiai, Takafumi Itoh, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, Kousaku Murata.
  • Journal Title: J.Biol. Chem. 284(15) Pages: 10181-10189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substrate specificity of streptococccal unsaturated glucuronyl hydrolases for sulfated glycosaminoglycan (2009)
  • Author(s): Yukie Maruyama
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284 Pages: 18059-18069
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of cell-surface alginate-binding protein Algp7 from Sphingomonas sp. A1 (2009)
  • Author(s): Wataru Hashimoto
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section F 65 Pages: 515-517
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of family 14 polysaccharide lyase with pH-dependent modes of action (2009)
  • Author(s): Kohei Ogura
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284 Pages: 33572-33579
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural determinants responsible for substrate recognition and mode of action in family 11 polysaccharide lyases (2009)
  • Author(s): Akihito Ochiai
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284 Pages: 10181-10189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substraterecognitionbyfamily 7 alginate lyase from Sphingomonas sp. A1. (2008)
  • Author(s): Kohei Ogura, Masayuki Yamasaki, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, Kousaku Murata.
  • Journal Title: J.Mol. Biol. 380(2) Pages: 373-385
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Paenibacillus sp. strain HCl xylanases responsible for degradation of rice bran hemicellulose (2008)
  • Author(s): Karen Mine Harada
  • Journal Title: Microbiological Research 163 Pages: 293-298
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of YihS in complex with D-mannose : Structural annotation of Escherichia coli and Salmonella enterica yihS-encoded proteins to an aldose-ketose isomerase (2008)
  • Author(s): Takafumi Itoh
  • Journal Title: Journal of Molecular Biology 377 Pages: 1443-1459
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 連鎖球菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのグリコサミノグリカン二糖に対する硫酸基認識 (2011)
  • Author(s): 中道優介、丸山如江、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] 体腔形成細菌の分子育種による海洋バイオマスアルギン酸からのエタノール生産 (2011)
  • Author(s): 竹田浩之
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] 連鎖球菌におけるグリコサミノグリカン分解・輸送・代謝に関わる遺伝子クラスター (2011)
  • Author(s): 橋本渉、丸山如江、中道優介、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 硫酸化グリコサミノグリカンに作用する連鎖球菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼの基質認識機構 (2010)
  • Author(s): 中道優介、丸山如江、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度関西支部大会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2010-10-03
• [Presentation] Sphingomoans属細菌A1株の細胞表層に局在するアルギン酸結合タンパク質の遺伝子発現とX線結晶構造解析 (2010)
  • Author(s): 橋本渉
  • Organizer: 日本農芸化学会関西支部大会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2010-10-03
• [Presentation] 硫酸化グリコサミノグリカンに作用する連鎖球菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼの基質認識機構 (2010)
  • Author(s): 中道優介
  • Organizer: 日本農芸化学会関西支部大会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2010-10-03
• [Presentation] Sphingomonas属細菌A1株由来ペプチドグリカン分解酵素の立体構造に基づく触媒機構解析 (2010)
  • Author(s): 丸山如江
  • Organizer: 日本農芸化学会関西支部大会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2010-10-03
• [Presentation] 細菌由来多糖分解酵素の構造と機能 (2010)
  • Author(s): 橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 第11回関西グライコサイエンスフォーラム
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2010-05-15
• [Presentation] 細菌由来多糖分解酵素の構造と機能 (2010)
  • Author(s): 橋本渉
  • Organizer: 関西グライコサイエンスフォーラム
  • Place of Presentation: 大阪市立大学(招待講演)
  • Year and Date: 2010-05-15
• [Presentation] 細菌由来推定リポタンパク質の脂質結合性評価とその予備的X線結晶構造解析 (2010)
  • Author(s): 橋本渉
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] 窒素固定細菌Azotobacter vinelandiiのシデロフォア生合成の遺伝子クラスター (2010)
  • Author(s): 米山史紀
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] アルギン酸輸送ABCトランスポーターの機能解析と予備的X線結晶構造解析 (2010)
  • Author(s): 伊藤貴文
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] アルギン酸代謝における細菌由来α-ケト酸還元酵素の生理機能と活性中心構造 (2010)
  • Author(s): 落合秋人
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] 細菌由来メダロペプチダーゼファミリーM16酵素のX線結晶構造 (2010)
  • Author(s): 丸山如江
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] 細菌におけるATP加水分解エネルギーによる高分子多糖の取り込み (2009)
  • Author(s): 西谷悠
  • Organizer: リン化合物討論会
  • Place of Presentation: 静岡大学(静岡県)
  • Year and Date: 2009-12-05
• [Presentation] Structural determinants responsible for mode of action in polysaccharide lyases for biofuel production. (2009)
  • Author(s): 落合秋人、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本生化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] Anovel streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase specific for sulfated glycosaminoglycans. (2009)
  • Author(s): 中道優介、丸山如江、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本生化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] A novel streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase specific for sulfated glycosaminoglycans (2009)
  • Author(s): 中道優介
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] Coenzyme-binding mode in α-keto acid reductase responsible for alginate metabolism (2009)
  • Author(s): 高瀬隆一
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] Structural determinants responsible for mode of action in polysaccharide lyases for biofuel production (2009)
  • Author(s): 落合秋人
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] Expression and function analysis of Sphingomonas alginate ABC transporter (2009)
  • Author(s): 伊藤貴文
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • Year and Date: 2009-10-22
• [Presentation] 多糖の輸送・分解に関わる細菌由来超分子の構造と機能 (2009)
  • Author(s): 橋本渉、伊藤貴文、三上文三、村田幸作
  • Organizer: 日本生化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] 多糖の輸送・分解に関わる細菌由来超分子の構造と機能 (2009)
  • Author(s): 橋本渉
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] アルギン酸リアーゼvAL-1(S)は反応pHにより異なる作用様式(エンド/エキソ型)を示す (2009)
  • Author(s): 小倉康平、山崎正幸、橋爪貴也、山田隆、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本生物工学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] アルギン酸リアーゼvAL-1(S)は反応pHにより異なる作用様式(エンド/エキソ型)を示す (2009)
  • Author(s): 小倉康平
  • Organizer: 日本生物工学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知県)
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] Bacillus sp. 由来α-L-ラムノシダーゼはβ-L-マンノシダーゼ活性を示す (2009)
  • Author(s): 河原愛子
  • Organizer: 日本農芸化学会年次大会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] ファミリーPL-14多糖リアーゼvAL-1(S)の構造・機能相関 (2009)
  • Author(s): 小倉康平、山崎正幸、橋爪貴也、山田隆、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] 褐藻アルギン酸の糖化に関わる細菌由来エキソ型リアーゼの構造・機能相関 (2009)
  • Author(s): 落合秋人、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] Structural determinants responsible for substrate recognition and mode of action in polysaccharide lyases. (2008)
  • Author(s): 落合秋人, 三上文三, 橋本渉, 村田幸作
  • Organizer: Korea-Japan Joint Meeting on Biotechnology
  • Place of Presentation: 石川県立大学
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 細菌における多糖の輸送と分解.構造・機能・移植 (2008)
  • Author(s): 橋本渉、三上文三、村田幸作
  • Organizer: 日本応用糖質科学会第28回近畿支部会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2008-10-31
• [Presentation] クロレラウイルスCVK-1由来ファミリー14多糖リアーゼのX線結晶構造 (2008)
  • Author(s): 小倉康平、山崎正幸、橋爪貴也、山田隆、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年度関西支部大会
  • Place of Presentation: 京都学園大学
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] サルモネラ菌由来マンノースイソメラーゼYihSの機能と立体構造 (2008)
  • Author(s): 伊藤貴文、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会関西支部第454回例会
  • Place of Presentation: 京都府立大学
  • Year and Date: 2008-05-31
• [Presentation] サルモネラ菌由来マンノースイソメラーゼYihSの機能と立体構造 (2008)
  • Author(s): 伊藤貴文
  • Organizer: 日本農芸化学会関西支部例会(第454回講演会)
  • Place of Presentation: 京都府立大学
  • Year and Date: 2008-05-31
• [Book] In "Alginates: Biology & Applications"Microbiology Monographs.(13 : Ed. Bernd Rehm)(Spring) (2009)
  • Author(s): Wataru Hashimoto, Yukie Maruyama, Takafumi Itoh, Bunzo Mikami, Kousaku Murata.
  • Publisher: Bacterial system for alginate uptake and degradation.
• [Book] 土壌・地下水汚染の浄化・修復技術(スーパー細菌の創成とダイオキシン分解の高効率化技術) (2008)
  • Author(s): 橋本渉
  • Total Pages: 11
  • Publisher: ブツカーズ(エヌ・ティー・エス(NTS))
• [Remarks] 2010年8月12日、「京都大学オープンキャンパス2010」の開催にあたり、本成果を含めた研究内容を高校生やその保護者に紹介した。
• [Remarks] 2010年9月14日文部科学省の「平成23年度科学・技術関係予算についてのパブリック・コメント」募集に際し、科学技術研究に関する意見を提出した。
• [Remarks] 2010年10月23、24日、「京都大学宇治キャンパス祭」にて、一般市民向けに研究内容を紹介するパンフレットとポスターの作成に協力した。
• [Remarks] Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Ryuichi Takase, Yu Nishitani, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Loop movement over the active cleft in streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase. SPring-8 User Experiment Report, 2010A1279.
• [Remarks] Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of unsaturated glucuronyl hydrolase from Streptcoccus agalactiae. PDB ID, 3ANJ, 20100902
• [Remarks] Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of unsaturated glucuronyl hydrolase mutant D175Nfrom Streptcoccus agalactiae. PDB ID, 3ANI, 2010年9月2日.
• [Remarks] Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of unsaturated glucuronyl hydrolase mutant D175Nfrom Streptcoccus agalactiae complexed with dGlcA-GalNAc6S PDB ID, 3ANK, 20100902
• [Remarks] Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Takafumi Itoh, Akihito Ochiai, Kohei Ogura, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase in complex with sulfated substrate. SPring-8 User Experiment Report, 2009B1201.
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細菌によるアルギン酸からのバイオ燃料生産 (2009)
  • Inventor(s): 村田幸作
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人京都大学・株式会社マルハニチロホールディングス
  • Industrial Property Number: 2009-198972
  • Filing Date: 2009-08-28