Cell surface display of beta-peptide hydrolase and its application for beta-poly(Asp) synthesis

• Project/Area Number: 24550180
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Environmental chemistry
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: HIRAISHI TOMOHIRO 独立行政法人理化学研究所, 前田バイオ工学研究室, 専任研究員 (20321804)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2012: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: βペプチド / ポリアスパラギン酸 / 分解酵素 / 細胞表層工学 / 酵素合成 / 進化工学 / バイオベースポリマー

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to develop the effective beta-poly(Asp) (beta-PAA) synthesis system by using whole-cell biocatalyst expressing PahZ1. The present results provided the detailed information about the substrate recognition of the enzyme. On the basis of this finding, we conducted the directed evolution of PahZ1 for the improvement of its function.

Research Products

• [Journal Article] Effects of mutation at position 285 of Ralstonia pickettii T1 poly[(R)-3-hydroxybutyrate] depolymerase on its activities (2014)
  • Author(s): T. Liu Tzea, T. Hiraishi*, K. Sudesh, and M. Maeda
  • Journal Title: Appl. Microbiol. Biotechnol. Volume: 98 Issue: 16 Pages: 7061-7068
  • DOI: 10.1007/s00253-014-5660-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Directed Evolution of Poly[(R)-3-hydroxybutyrate] Depolymerase Using Cell Surface Display System: Functional Importance of Asparagine at Position 285 (2013)
  • Author(s): T. Liu Tzea, T. Hiraishi*, K. Sudesh, and M. Maeda
  • Journal Title: Appl. Microbiol. Biotechnol. Volume: 97 Issue: 11 Pages: 4859-4871
  • DOI: 10.1007/s00253-012-4366-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tuning the Enzymatic Hydrolysis of Biodegradable Polyesters and It’s Application to Surface Patterning (2013)
  • Author(s): Yoshihiro Kikkawa, Masato Fukuda, Nobuhiro Ichikawa, Ayumi Kashiwada, Kiyomi Matsuda, Masatoshi Kanesato, Tomohiro Hiraishi
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry A Volume: 1 Issue: 15 Pages: 4667-4670
  • DOI: 10.1039/c3ta01670f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Display of Functionally Active PHB Depolymerase on Escherichia coli Cell Surface (2012)
  • Author(s): Tomohiro Hiraishi, Koichi Yamashita, Masafumi Sakono, Jun Nakanishi, Tan Liu Tzea, Kumar Sudesh, Hideki Abe, and Mizuo Maeda
  • Journal Title: Macromolecular Bioscience Volume: 12 Issue: 2 Pages: 218-224
  • DOI: 10.1002/mabi.201100273
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Pedobacter sp. KP-2由来ポリアスパラギン酸分解酵素の構造と機能 (2014)
  • Author(s): 平石知裕、久野玉雄、阿部英喜、城宜嗣、前田瑞夫
  • Organizer: 第63回高分子討論大会
  • Place of Presentation: 長崎・長崎大学
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] ポリアスパラギン酸分解酵素の結晶構造 (2014)
  • Author(s): 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • Organizer: 第63回高分子討論大会
  • Place of Presentation: 長崎・長崎大学
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Pedobacter sp. KP-2由来ポリアスパラギン酸分解酵素のオリゴアスパラギン酸分解 (2014)
  • Author(s): 平石知裕、前田瑞夫
  • Organizer: 第63回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋・名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [Presentation] ポリヒドロキシブタン酸分解酵素触媒部位の進化工学 (2014)
  • Author(s): 平石知裕、前田瑞夫
  • Organizer: 第3回 JACI/GSCシンポジウム（第14回 GSCシンポジウム）
  • Place of Presentation: 東京・東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-23
• [Presentation] ポリヒドロキシブタン酸分解酵素触媒ドメインの進化工学 (2013)
  • Author(s): 平石知裕、前田瑞夫
  • Organizer: 第62回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都・京都国際会館
• [Presentation] バイオポリエステル分解酵素の高機能化 (2013)
  • Author(s): 平石知裕、前田瑞夫
  • Organizer: 第2回 JACI/GSCシンポジウム（第13回 GSCシンポジウム）
  • Place of Presentation: 大阪・メルパルク大阪
• [Presentation] ポリアスパラギン酸分解酵素の結晶構造解析 (2013)
  • Author(s): 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • Organizer: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 鳥取・とりぎん文化会館
• [Presentation] 進化工学によるバイオポリエステル分解酵素の高性能化 (2013)
  • Author(s): 平石知裕、前田瑞夫
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 石川・金沢大学
• [Presentation] ポリアスパラギン酸分解酵素の結晶構造解析 (2013)
  • Author(s): 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • Organizer: 日本結晶学会平成25年度年会
  • Place of Presentation: 熊本・熊本大学
• [Presentation] ポリ-β-アスパラギン酸分解酵素とオリゴマー基質との複合体の結晶構造 (2013)
  • Author(s): 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸・神戸ポートアイランド
• [Presentation] Crystal structure of poly-β-aspartate Hydrolase from Pedobacter sp. KP-2 (2013)
  • Author(s): Tamao HISANO, Tomohiro HIRAISHI, Kosuke MINAMI, Eriko MASUDA, Hideki ABE, Mizuo MAEDA, and Yoshitsugu SHIRO
  • Organizer: International Conference on Bio-based Polymers (ICBP 2013)
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
• [Presentation] PHB分解酵素変異体によるPHB吸着・分解反応 (2012)
  • Author(s): 位田雄祐、平石知裕*、前田瑞夫
  • Organizer: 第22回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京・東京大学
• [Presentation] 進化工学的手法によるポリヒドロキシブタン酸分解酵素反応機構の解明 (2012)
  • Author(s): 平石知裕*、前田瑞夫
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋・名古屋工業大学
• [Presentation] Functional improvement of poly[(R)-3-hydroxybutyrate] depolymerase (2012)
  • Author(s): T. Hiraishi*, and M. Maeda
  • Organizer: IUMRS-ICEM 2012
  • Place of Presentation: PACIFICO YOKOHAMA・Yokohama・Japan
• [Presentation] Mechanism of enzymatic degradation of poly[(R)-3-hydroxybutyrate] as revealed by analysis of its depolymerase mutants (2012)
  • Author(s): Y. Inden, T. Hiraishi*, and M. Maeda
  • Organizer: IUMRS-ICEM 2012
  • Place of Presentation: PACIFICO YOKOHAMA・Yokohama・Japan
• [Presentation] Functional improvement of polyhydroxybutyrate depolymerase (2012)
  • Author(s): T. Hiraishi*, and M. Maeda
  • Organizer: International Symposium on Biological Polyesters (ISBP 2012)
  • Place of Presentation: Pullman Reef Hotel・Cairns・Australia
• [Book] Protein Engineering - Technology and Application (2013)
  • Author(s): T. Hiraishi*, and S. Taguchi
  • Total Pages: 187
  • Publisher: InTech
• [Remarks] 理化学研究所 前田バイオ工学研究室
  • URL: http://www.riken.jp/lab-www/bioengineering/index.htm
• [Remarks] 独立行政法人理化学研究所 研究紹介 主任研究員研究室 前田バイオ工学研究室
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/chief/bioeng/
• [Remarks] 独立行政法人理化学研究所 研究紹介 主任研究員研究室 前田バイオ工学研究室
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/chief/bioeng/