| Project/Area Number |
22KJ0872
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| Project/Area Number (Other) |
22J12566 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
久我 友大 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 糖質関連酵素 / セルロース / 加リン酸分解酵素 / 構造 |
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| Outline of Research at the Start |
糖質加リン酸分解酵素は、糖質を他の糖質へ変換できる点で他の糖質関連酵素にない特徴を有している。糖質加リン酸分解酵素の組み合わせにより普遍的な多糖を出発物質として材料応用可能で有用な糖質を生産できることから、糖質加リン酸分解酵素を用いて合成した多糖並びに糖質加リン酸分解酵素の構造的理解は、将来的な新規材料の創出につながることが期待される。こうした背景から、本課題では、糖質加リン酸分解酵素の構造解析並びに糖質加リン酸分解酵素を用いて合成した糖質の分子構造や糖質分子が自己組織化して形成する高次構造の解明を目的とした。
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| Outline of Annual Research Achievements |
普遍的に存在する糖質からカーボンニュートラルな材料を合成する目的で、加リン酸分解酵素を用いた糖質の変換系を検討した。セロデキストリン加リン酸分解酵素を用いたセルロースの変換系では、セロデキストリン加リン酸分解酵素の酸化に対する不安定さが問題となり、反応系をラボスケールから工業スケールに拡大する際にコスト要因となることが考えられた。そのため、セロデキストリン加リン酸分解酵素の酸化に対する不安定さの原因となっていると考えられる、非ジスルフィド結合性システイン残基（フリーシステイン）を化学構造が類似したセリン残基に置換する変異を導入した。セロデキストリン加リン酸分解酵素は、フリーシステインを11個有しており、システインをセリンに置換する11個の変異をセロデキストリン加リン酸分解酵素へ導入したところ、野生型酵素が4℃で保管時に６週間で80％活性を失っていたが、変異酵素では６週間で活性低下は見られなかった。一方で、変異酵素の熱安定性は野生型に比べ低下したことから、フォールディングや熱安定性に寄与するシステイン残基が存在すると推測され、酸化されやすく熱安定性に影響しないシステイン残基のみを変異導入の対象とする必要性があると考えられた。X線結晶構造解析を行ったところ、野生型酵素と変異酵素に違いは見られなかったものの、変異導入箇所における揺らぎに違いが見られた。こうした揺らぎの違いを比較することでフォールディング・熱安定性または酸化に対する安定性に重要なアミノ酸残基を検出できる可能性があり、酵素を利用した物質変換時の触媒コスト削減に役立つ可能性がある。
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