Metabolic mechanism of host extracellular matrices, glycosaminoglycans, in streptococci

• Project/Area Number: 23580112
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: HASHIMOTO Wataru 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30273519)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• 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 / 代謝機構 / イソメラーゼ / 還元酵素 / X線結晶構造解析 / 不飽和グルクロニルヒドロラーゼ / 応用微生物学 / 微生物代謝 / 構造生物学 / 代謝酵素 / 遺伝子クラスター / 構造機能相関 / 異性化酵素 / 細胞外マトリックス / 感染症

Research Abstract

Pathogenic streptococci degrade host extracellular matrices, glycosaminoglycans, to unsaturated uronic acid and amino sugar by polysaccharide lyase and unsaturated glucuronyl hydrolase (UGL). Unsaturated uronic acid was found metabolized to 2-keto-3-deoxy-D-gluconic acid through subsequent reaction of Gbs1892 isomerase and Gbs1891 reductase. These enzymes were encoded in the UGL genetic cluster, suggesting that repression of this cluster contributes to establishment of a novel therapy for strectococcal infectious diseases.

Research Products

• [Journal Article] Crystal structure of a bacterial unsaturated glucuronyl hydrolase with specificity for heparin (2014)
  • Author(s): Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: 289(8) Pages: 4787-4797
  • NAID: 120005690193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of Pedobacter heparinus heparin lyase Hep III with the active site in a deep cleft (2014)
  • Author(s): Wataru Hashimoto, Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, and Kousaku Murata
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 53(4) Pages: 77-786
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of a bacterial unsaturated glucuronyl hydrolase with specificity for heparin (2014)
  • Author(s): Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata. and Wataru Hashimoto
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Issue: 8 Pages: 4787-4797
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.522573
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel bleb-dependent polysaccharide export system in the nitrogen-fixing Azotobacter vinelandii subjected to low nitrogen gas levels (2013)
  • Author(s): Wataru Hashimoto, Yukiko Miyamoto, Mayumi Yamamoto, Fuminori Yoneyama, and Kousaku Murata
  • Journal Title: Int. Microbiol Volume: 16(1) Pages: 35-44
  • NAID: 120005307062
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel bleb-dependent polysaccharide export system in the nitrogen-fixing Azotobacter vinelandii subjected to low nitrogen gas levels (2013)
  • Author(s): Wataru Hashimoto, Yukiko Miyamoto, Mayumi Yamamoto, Fuminori Yoneyama, and Kousaku Murata
  • Journal Title: International Micribiology Volume: 16 Pages: 35-44
  • NAID: 120005307062
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Induced-fit motion of a lid loop involved in catalysis in alginate lyase A1-III. Acta Crystallograph. Sect (2012)
  • Author(s): Bunzo Mikami, Mizuho Ban, Sachiko Suzuki, Hye-Jin Yoon, Osamu Miyake, Masayuki Yamasaki, Kohei Ogura, Yukie Maruyama, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • Journal Title: D Biological Crystallopgraphy Volume: 68(9) Pages: 1207-1216
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recognition of heteropolysaccharide alginate by periplasmic solute-binding proteins of a bacterial ABC transporter (2012)
  • Author(s): Yu Nishitani, Yukie Maruyama, Takafumi Itoh, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 51(17) Pages: 3622-3633
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of alginate ABC importer from Sphingomonas sp. strain A1 (2012)
  • Author(s): Yukie Maruyama, Takafumi Itoh, Yu Nishitani, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • Journal Title: Acta Crystallograph. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun Volume: 68 (3) Pages: 317-320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Induced-fit motion of a lid loop involved in catalysis in alginate lyase Al-III. (2012)
  • Author(s): Mikami B.
  • Journal Title: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr Volume: 68 Issue: 9 Pages: 1207-1216
  • DOI: 10.1107/s090744491202495x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recognition of heteropolysaccharide alginate by periplasmic solute-binding proteins of a bacterial ABC transporter. (2012)
  • Author(s): Nishitani Y.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 51 Issue: 17 Pages: 3622-3633
  • DOI: 10.1021/bi300194f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of alginate ABC importer from Sphingomonas sp. strain A1 (2012)
  • Author(s): Yukie Maruyama
  • Journal Title: Acta Crystallograph. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun. Volume: 68 Pages: 317-320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Azotobacter vinelandii gene clusters for two types of peptidic and catechol siderophores produced in response to molybdenum (2011)
  • Author(s): Fuminori Yoneyama, Mayumi Yamamoto, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • Journal Title: J. Appl. Microbiol Volume: 111 (4) Pages: 932-938
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bioethanol production from marine biomass alginate by metabolically engineered bacteria (2011)
  • Author(s): Hiroyuki Takeda, Fuminori Yoneyama, Shigeyuki Kawai, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • Journal Title: Energy Environ. Sci Volume: 4 (7) Pages: 2575-2581
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 連鎖球菌による宿主細胞外マトリクス(グリコサミノグリカン)の代謝機構 (2014)
  • Author(s): 橋本渉、丸山如江、高瀬隆一、中道優介、三上文三、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学
  • Year and Date: 2014-03-29
• [Presentation] 細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構 (2013)
  • Author(s): 中道優介、三上文三、村田幸作、橋本渉
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度関西・中四国・西日本支部大会
  • Place of Presentation: 県立広島大学
  • Year and Date: 2013-09-06
• [Presentation] 細菌のアルギン酸代謝に関わる新規なNADH要求性α-ケト酸還元酵素 (2013)
  • Author(s): 高瀬隆一、河井重幸、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度関西・中四国・西日本支部大会
  • Place of Presentation: 県立広島大学
  • Year and Date: 2013-09-06
• [Presentation] ヘパリン分解細菌由来ヘパラン硫酸リアーゼHepCの結晶構造と活性部位 (2013)
  • 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2013年度大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-03-25
• [Presentation] 酸性多糖の分解に関わる細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのクラスター分析 (2012)
  • Author(s): 中道優介、丸山如江、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本生化学会2012年度大会
  • Year and Date: 2012-12-16
• [Presentation] ヒト関連細菌由来グリコサミノグリカン分解遺伝子クラスターにおけるヘパラン硫酸リアーゼ (2012)
  • Author(s): 橋本渉、丸山如江、中道優介、三上文三、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] グリコサミノグリカン分解に関わる細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 (2012)
  • Author(s): 中道優介、丸山如江、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 酸性多糖の代謝に関わる細菌由来α-ケト酸還元酵素のX線結晶構造解析 (2012)
  • Author(s): 高瀬隆一、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] ヒト関連細菌由来グリコサミノグリカン分解遺伝子クラスターにおけるヘパラン硫酸リアーゼ (2012)
  • Author(s): 橋本 渉
  • Organizer: 日本農芸化学会平成24年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
• [Presentation] グリコサミノグリカン分解に関わる細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 (2012)
  • Author(s): 中道優介
  • Organizer: 日本農芸化学会平成24年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
• [Presentation] 連鎖球菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構 (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年度関西支部大会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2011-10-02
• [Presentation] ポリウロン酸の代謝に関わる細菌由来α-ケト酸還元酵素の構造機能相関 (2011)
  • Author(s): 高瀬隆一、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度関西支部大会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2011-10-02
• [Presentation] 連鎖球菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構 (2011)
  • Author(s): 中道優介
  • Organizer: 日本農芸化学会平成23年度関西・中部支部合同大会
  • Place of Presentation: 京都大学
• [Presentation] 連鎖球菌による宿主細胞外マトリクス（グリコサミノグリカン）の代謝機構
  • Author(s): 橋本 渉、丸山如江、高瀬隆一、中道優介、三上文三、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学（川崎市）
• [Presentation] 細菌のアルギン酸代謝に関わる新規なNADH要求性α-ケト酸還元酵素
  • Author(s): 高瀬隆一、河井重幸、橋本 渉、村田幸作
  • Organizer: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部および日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区合同大会
  • Place of Presentation: 県立広島大学（広島市）
• [Presentation] 細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構
  • Author(s): 中道優介、三上文三、村田幸作、橋本 渉
  • Organizer: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部および日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区合同大会
  • Place of Presentation: 県立広島大学（広島市）
• [Presentation] 酸性多糖の分解に関わる細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのクラスター分析
  • Author(s): 中道優介
  • Organizer: 日本生化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県）
• [Presentation] ヘパリン分解細菌由来ヘパラン硫酸リアーゼHepCの結晶構造と活性部位
  • Author(s): 橋本 渉
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県）
• [Remarks] ①2013年10月19、20日、「京都大学宇治キャンパス公開」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。(アウトリーチ活動)
• [Remarks] ②2012年10月20、21日、「京都大学宇治キャンパス公開」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。(アウトリーチ活動)
• [Remarks] ③2011年10月22、23日、「京都大学宇治キャンパス公開」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。(アウトリーチ活動)
• [Remarks] ①Yusuke Nakamichi, Ai Kaneko, Kanate Temtrirath, Ryuichi Takase, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Structural determinants in bacterial unsaturated glucuronyl hydrolase for degradation of heparin disaccharides. SPring-8 User Experiment Report, 2013B1260 (2013).(研究成果データベース)
• [Remarks] ②Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Ai Kaneko, Ryuichi Takase, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Crystal structure of heparan sulfate lyase HepC from Pedobacter heparinus. SPring-8 User Experiment Report, 2013A1106 (2013).(研究成果データベース)
• [Remarks] ③Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of unsaturated glucuronyl hydrolase specific for heparin. PDB ID, 3WIW, 2013年9月26日.(研究成果データベース)
• [Remarks] ④Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Crystal structure of heparan sulfate lyase HepC from Pedobacter heparinus. PDB ID, 4MMH, 2013年9月9日.(研究成果データベース)
• [Remarks] ⑤Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Crystal structure of heparan sulfate lyase HepC mutant from Pedobacter heparinus. PDB ID, 4MMI, 2013年9月9日.(研究成果データベース)
• [Remarks] ⑥Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of unsaturated glucuronyl hydrolase mutant D115N from Streptcoccus agalactiae. PDB ID, 3VXD, 2012年9月11日.(研究成果データベース)
• [Remarks] ⑦Wataru Hashimoto, Yukie Maruyama, Ryuichi Takase, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, and Kousaku Murata. Crystal structure of streptococcalα-keto acid reductase involved in metabolism of glycosaminoglycans. SPring-8 User Experiment Report, 2011B2055 (2011).(研究成果データベース)