• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

1残基のアミノ酸置換で「糖質分解酵素を多糖合成酵素に変換」する現象の分子機構

Research Project

Project/Area Number 20658025
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied biochemistry
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

木村 淳夫  Hokkaido University, 大学院・農学研究院, 教授 (90186312)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森 春英  北海道大学, 大学院・農学研究院, 准教授 (80241363)
奥山 正幸  北海道大学, 大学院・農学研究院, 助教 (00344490)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywordsアミノ酸置換 / 糖質分解酵素 / 多糖合成酵素
Research Abstract

1残基のアミノ酸置換で「多糖の加水分解酵素(デキストラナーゼ)を合成酵素に転換できる現象」を見出した。この反応機構を分子解析することが、本申請の目的である。このような合成反応は例がなく、世界で初めての現象である。また、産業利用への発展にも期待したい。この残基は触媒アミノ酸と考えられる。本現象は試験管内の観察であるが、このような点突然変異した酵素が実際に生物で機能している可能性を得た。進化の過程においてアミノ酸置換は容易に生じ、1つのアミノ酸を変異させることで酵素分子を「加水分解→合成」にする戦略は、進化的に効率が良い。この戦略の検証も本申請の目的である。本年度は次の結果を得た。多糖合成の分子解析(デキストラナーゼ):1)酵素の結晶化と立体構造解析:昨年度に大量精製した親酵素とGly置換体を用いて結晶化条件を検討した。良好な結晶化条件を確定でき、X線構造解析を進行中である。2)他のアミノ酸による変異酵素:Asp→Gly置換体が合成反応を示したが、より効率の良いアミノ酸置換も想定されたため、他の残基への点変異を試みた。その結果、Gly置換体が最も高い反応効率を与えた。Glyは最もサイズの小さな残基であり、Asp→Gly置換で生じた大きな空間が重要と考えられた。すなわち、このサイズの大きい空間に陰イオンが侵入し合成反応が進行したと考えられた。3)陰イオンの解析:アザイドイオンが最も反応効率の良い陰イオンであった。従って本イオンのサイズ・強度が合成反応に最適であることが分かった。反応の至適pHを確定でき、pK_a値に大きな変化がないと予想できた。4)生成物の構造解析:生成多糖はデキストラン様の構造であった。触媒残基の変異酵素の解析(ウニ酵素):5)遺伝子の発現:酵素遺伝子の異種宿主発現を行った。酵素蛋白質は封入体を形成せず発現しているが、塩存在下であっても酵素活性が極めて低かった。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (40 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (28 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Construction of a fusion enzyme of dextransucrase and dextranase : Application for one-step synthesis of isomalto-oligosaccharides2009

    • Author(s)
      Kim YM
    • Journal Title

      Enzyme Microb Technol VOL.44

      Pages: 159-164

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural comparison of Streptococcus mutans dextran glucosidase with glucoside hydrolases in GH132009

    • Author(s)
      Hondoh H
    • Journal Title

      J Appl Glycosci VOL.56

      Pages: 111-117

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalytic mechanism of retaining α-galactosidase belonging to glycoside hydrolase family 972009

    • Author(s)
      Okuyama M
    • Journal Title

      J Mol Biol VOL.392

      Pages: 1232-1241

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The first α-1, 3-glucosidase from bacterial origin belonging to glycoside hydrolase family 312009

    • Author(s)
      Kang MS
    • Journal Title

      Biochimie VOL.91

      Pages: 1434-1442

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalytic reaction mechanism based on α-secondary deuterium isotope erects in hydrolysis of trehalose by European honeybee trehalase2009

    • Author(s)
      Mori H
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem VOL.73

      Pages: 2466-2473

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Substrate recognition of α-1,6-glucosidic linkage hydrolyzing enzyme,dextran glucosidase from Streptococcus mutans2008

    • Author(s)
      Hondoh H
    • Journal Title

      J Mol Biol 378

      Pages: 911-920

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Substrate recognition of Escherichia coli YicI(α-xylosidase)2008

    • Author(s)
      Okuyama M
    • Journal Title

      J Appl Glycosci 55

      Pages: 111-118

    • NAID

      10020738679

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure-function relationship of substrate length specificity of dextran glucosidase from Streptococcus mutans2008

    • Author(s)
      Saburi W
    • Journal Title

      Biologia, sect Cell Mol Biol 63

      Pages: 1000-1005

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enzymatic synthesis of α-2-deoxyglucosyl derivatives catalyzed by organic solvent-resistant α-glucosidase2008

    • Author(s)
      Kim YM
    • Journal Title

      Biotechnol Bioprocess Eng 13

      Pages: 639-645

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolation of Bacillus and Paenibacillus bacterial strains that produce large molecular of cyclic isomaltooligosaccharides2008

    • Author(s)
      Funane K
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem 72

      Pages: 3277-3280

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural and functional analysis of a glycoside hydrolase family 97 enzyme from Bacteroides thetaiotaomicron2008

    • Author(s)
      Kitamura M
    • Journal Title

      J Biol Chem 283

      Pages: 36328-36337

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] α-グリコシダーゼの機能と構造に関する研究2010

    • Author(s)
      奥山正幸
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Oligo-1,6-glucosidaseの変異導入によるCl^-イオン依存型への改変2010

    • Author(s)
      寺田智明
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌組換えデキストンデキストラナーゼのオリゴ糖に対する作用と触媒アミノ酸残基の解析2010

    • Author(s)
      貞廣樹里
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] GH family 31 α-グルコシダーゼにおける基質の鎖長認識機構の解明2010

    • Author(s)
      田上貴祥
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Bacillus circulans T-3040株由来環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの機能性領域の解析2010

    • Author(s)
      舟根和美
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of His-579 and Glu-580 on catalytic activity of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulars T-30402010

    • Author(s)
      Kang HK
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの結晶構造解析2010

    • Author(s)
      藤本瑞
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] オオムギβ-アミラーゼの澱粉粒への吸着および分解に関する研究2009

    • Author(s)
      原口慶子
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部平成21年度第二回合同学術講演会
    • Place of Presentation
      とかちプラザ(帯広市)
    • Year and Date
      2009-11-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 糖質加水分解酵素ファミリー97酵素の配列類似性と機能類似性の関係2009

    • Author(s)
      奥山正幸
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部平成21年度第二回合同学術講演会
    • Place of Presentation
      とかちプラザ(帯広市)
    • Year and Date
      2009-11-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] α-1,3グルコシド結合に高い特異性を示すα-glucosidaseの取得2009

    • Author(s)
      小林和之
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部平成21年度第二回合同学術講演会
    • Place of Presentation
      とかちプラザ(帯広市)
    • Year and Date
      2009-11-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 加水分解反応の抑制によりトレハロースを縮合蓄積きせるトレハラーゼ変異酵素2009

    • Author(s)
      牧孝多朗
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部平成21年度第二回合同学術講演会
    • Place of Presentation
      とかちプラザ(帯広市)
    • Year and Date
      2009-11-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] アズキ発芽種子由来D-酵素(VaDPE1)のマルトオリゴ糖に対する作用と一次構造の解析2009

    • Author(s)
      田中良幸
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部平成21年度第二回合同学術講演会
    • Place of Presentation
      とかちプラザ(帯広市)
    • Year and Date
      2009-11-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 変異導入によるisomaltooligosaccharide 6-α-glucosyltransferaseの基質特異性の完全改変:α-1,6結合認識をα-1,4結合認識に変換2009

    • Author(s)
      西村崇志
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部平成21年度第二回合同学術講演会
    • Place of Presentation
      とかちプラザ(帯広市)
    • Year and Date
      2009-11-08
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Streptococcus mutans由来dextran glucosidaseの部位特異的変異導入による糖転移活性の改変(1)2009

    • Author(s)
      本同宏成
    • Organizer
      平成21年度日本応用糖質科学会大会(第58回)
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Year and Date
      2009-09-16
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Streptococcus mutans由来dextran glucosidaseの部位特異的変異導入による糖転移活性の改変(2)2009

    • Author(s)
      中塚大地
    • Organizer
      平成21年度日本応用糖質科学会大会(第58回)
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Year and Date
      2009-09-16
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] isomaltooligosaccharide 6-α-glucosyltransferaseの糖転移反応に関わる構造因子2009

    • Author(s)
      西村崇志
    • Organizer
      平成21年度日本応用糖質科学会大会(第58回)
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Year and Date
      2009-09-16
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Improving activity of honeybee α-glucosidase III by substitution of Q349 and L350 position2009

    • Author(s)
      Ngiwsara L
    • Organizer
      平成21年度日本応用糖質科学会大会(第58回)
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Year and Date
      2009-09-16
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] テンサイα-glucosidaseのサブサイト+2および+3の形跡に重要なアミノ酸残基の決定2009

    • Author(s)
      田上貴祥
    • Organizer
      平成21年度日本応用糖質科学会大会(第58回)
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Year and Date
      2009-09-16
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Bacteroides thetaiotaomicron由来SusBの触媒反応におけるCa^<2+>の役割2009

    • Author(s)
      吉田拓弥
    • Organizer
      平成21年度日本応用糖質科学会大会(第58回)
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Year and Date
      2009-09-16
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Preliminary structure determination of polysaccharide extract from Rhizobium sp.2009

    • Author(s)
      Wongchawalit J
    • Organizer
      平成21年度日本応用糖質科学会大会(第58回)
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Year and Date
      2009-09-16
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Dextrin dextranase and glucoamylase share the same active site structure in spite of different catalytic mechanisms2009

    • Author(s)
      貞廣樹里
    • Organizer
      15th European Carbohydrate Symposium
    • Place of Presentation
      University of Vienna (Vienna, Austria)
    • Year and Date
      2009-07-23
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Transglucosylation pattern of wild-type and specificity-altered dextran glucosidase2009

    • Author(s)
      本同宏成
    • Organizer
      15th European Carbohydrate Symposium
    • Place of Presentation
      University of Vienna (Vienna, Austria)
    • Year and Date
      2009-07-23
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Specificity element recognizing long-chain substrates in GH family 31 α-glucosidase derived from sugar beet(Beta vulgaris L.)2009

    • Author(s)
      田上貴祥
    • Organizer
      8th Carbohydrate Bioengineering Meeting
    • Place of Presentation
      Congress Ctener (Naples, Italy)
    • Year and Date
      2009-05-12
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Chemical rescue and glycosynthase reactions derived from nucleophile mutant of Lactobacillus johnsonii α-glucosidase2009

    • Author(s)
      Kang MS
    • Organizer
      8th Carbohydrate Bioengineering Meeting
    • Place of Presentation
      Congress Center (Naples, Italy)
    • Year and Date
      2009-05-12
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Recognition of α-1, 4-glucosidic linkage in specificity-altered dextran glucosidase2009

    • Author(s)
      本同宏成
    • Organizer
      8th Carbohydrate Bioengineering Meeting
    • Place of Presentation
      Congress Center (Naples, Italy)
    • Year and Date
      2009-05-12
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Preliminary structure determination of water insoluble polysaccharide extracted from soil bacteria2009

    • Author(s)
      Wongchawalit J
    • Organizer
      8th Carbohydrate Bioengineering Meeting
    • Place of Presentation
      Congress Center (Naples, Italy)
    • Year and Date
      2009-05-11
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular mechanism of α-glucosidase., 26-27, 2008,().2008

    • Author(s)
      Kimura A
    • Organizer
      2008 Agricultural Biotechnology Symposium
    • Place of Presentation
      Seoul National University, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2008-09-27
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular stmcture and function of α-glucosidase2008

    • Author(s)
      Kimura A
    • Organizer
      3rd Annual Symposium of Protein Society of Thailand
    • Place of Presentation
      Chulabhom Research Institute Conference Center, Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      2008-08-29
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Book] Molecular mechanism of α-glucosidase."Carbohydrate-active enzymes : structure, function, and applications (ed. by Park K-H)"2008

    • Author(s)
      Okuyama M
    • Total Pages
      299
    • Publisher
      Woodhead Publishing Ltd. (Cambridge, England)
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL: 

Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi