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Elucidation of the structure-function relationship and the sugar-recognition mechanism of novel mutidomain transglucosidases acting on starch

Research Project

Project/Area Number 20K05956
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

Tonozuka Takashi  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (50285194)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords糖転移酵素 / マルチドメイン酵素 / GH13 / 澱粉 / α-アミラーゼファミリー / アミラーゼファミリー
Outline of Research at the Start

澱粉は重要な食糧であり、澱粉に作用する酵素の研究は社会的ニーズが高い課題である。近年、さまざまな生物のゲノム解析研究により、既知の澱粉に作用する酵素とはアミノ酸配列の相同性が低い機能未知酵素が多数存在することが判明しており、これらの中から有用な酵素の取得が望まれている。本研究では、ゲノム解析研究により見い出された細菌由来新規マルチドメイン糖転移酵素について、その構造と機能を解析し、各ドメインの糖結合特異性を明らかにすることを目的とする。本研究の成果をもとに、酵素を利用したオリゴ糖生産および澱粉構造の検出技術への開発につなげることを目標とするものである。

Outline of Final Research Achievements

This study focuses on analyzing the structure-function relationship of two multi-domain enzymes that act on starch, which aims to develop applications using the enzymes. Both enzymes are glucosyltransferases belonging to the carbohydrate hydrolase family GH13 and consist of N1, N2, N3, A, B, C and D domains. We constructed expression systems for N3-A-B-C and N1, and analyzed the structures and properties. The results indicate that the enzymes have α-1,6-transglucosylation activity, and domains N1 function as starch-binding components.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

澱粉は、植物が生産する主要な栄養貯蔵物質であるとともに、人間にとって重要な食糧であり。澱粉の利用や検出技術の開発は、食品や農学に関する分野の発展に貢献できる。本研究では、二種類のマルチドメイン酵素が、オリゴ糖製造や澱粉の構造の特定に利用できる可能性があることを示した。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Structural basis for proteolytic processing of Aspergillus sojae α-glucosidase L with strong transglucosylation activity2022

    • Author(s)
      Ding Yifu、Oyagi Ayako、Miyasaka Yuki、Kozono Takuma、Sasaki Nobumitsu、Kojima Yuka、Yoshida Makoto、Matsumoto Yuji、Yasutake Nozomu、Nishikawa Atsushi、Tonozuka Takashi
    • Journal Title

      Journal of Structural Biology

      Volume: 214 Issue: 3 Pages: 107874-107874

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2022.107874

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  • [Journal Article] Enzymatic and structural characterization of β-fructofuranosidase from the honeybee gut bacterium Frischella perrara2022

    • Author(s)
      Kubota, A., Kawai, R., Li, D., Kozono, T., Sasaki, N., Nishikawa, A., Fujii, T., Tochio, T., Tonozuka, T.
    • Journal Title

      Appl. Microbiol. Biotechnol.

      Volume: 106 Issue: 7 Pages: 2455-2470

    • DOI

      10.1007/s00253-022-11863-9

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crystal structure of a glycoside hydrolase family 68 β-fructosyltransferase from Beijerinckia indica subsp. indica in complex with fructose2020

    • Author(s)
      Tonozuka, T., Kitamura, J., Nagaya, M., Kawai, R., Nishikawa, A., Katsuaki Hirano, K., Tamura, K., Fujii, T. and Tochio, T.
    • Journal Title

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      Volume: 84 Issue: 12 Pages: 2508-2520

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1804317

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      宮坂祐希、大八木彩子、西河淳、松本雄治、安武望、殿塚隆史
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      山本紗央、内田和、西河淳、吉田誠、殿塚隆史
    • Organizer
      日本応用糖質科学会
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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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