Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
ミルクオリゴ糖には様々な結合様式と重合度のものがあり、その構造的多様性こそが数多の生理機能を発現する基盤となっている。一方、ミルクオリゴ糖を模倣する市販の「人工」オリゴ糖の構造的多様性は乏しい。本研究では、申請者独自のタンパク質工学技術を駆使したオリゴ糖合成酵素の機能改変を通して、人工オリゴ糖の構造的多様性を高めることで、次世代型プレバイオティクスの生産基盤を構築する。
本研究では、人工結合タンパク質を活用した独自の酵素機能改変技術「Enzyme Engineering by Proxy」を用い、オリゴ糖合成酵素の基質特異性を分岐型結合へと制御・改変することにより、人工オリゴ糖の構造的多様性を拡張し、次世代型プレバイオティクスの生産基盤構築を目指した。第一期公募研究期間においては、フラクトオリゴ糖（FOS）合成酵素であるAspergillus fijiensisniger由来β-フラクトフラノシダーゼ（AfBFFase）を対象とし、直鎖型FOSから分岐型FOSへの特異性改変を試みた。その結果、AfBFFase本来の特異性からは予想できなかった6G-FOSへの産生改変に成功した。6G-FOSはネオフラクトオリゴ糖（neo-FOS）に分類され、従来の1F-FOSに比べて優れた生理機能および胃酸耐性を示すことから、次世代プレバイオティクス素材として注目されている。さらに、本改変により新たに合成可能となった新規糖フラクトシルマルチトール（グルコース6位にβ-2,6結合でフルクトースを転移）においては、従来の1F-FOSには見られない酪酸菌増殖能が確認された。これにより、6G-FOSおよび関連糖鎖のプレバイオティクス機能が新たに示され、その応用可能性が大きく広がった。加えて、これまでにない特性を持つ人工低分子抗体の創出にも成功し、人工結合タンパク質を応用した新たな産業利用および医療診断技術の開拓につながる成果を得た。以上の成果は、次世代型プレバイオティクスの開発のみならず、新規診断技術の革新にも資する重要な基盤となると考えられる。
令和6年度が最終年度であるため、記入しない。
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Protein Science
Volume: 34 Issue: 1 Pages: 1-14
10.1002/pro.70018
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 89 Issue: 3 Pages: 413-416
10.1093/bbb/zbae191
International Journal of Biological Macromolecules
Volume: 272 Pages: 132946-132946
10.1016/j.ijbiomac.2024.132946
Volume: 33 Issue: 4 Pages: 1-14
10.1002/pro.4961
Protein Sci.
Volume: 32 Issue: 12
10.1002/pro.4813
Nature Communications
Volume: 14 Issue: 1 Pages: 4073-4073
10.1038/s41467-023-39807-5
Journal of Biological Chemistry
Volume: 299 Issue: 8 Pages: 105009-105009
10.1016/j.jbc.2023.105009
日本農芸化学会誌『化学と生物』
Volume: 61 Pages: 274-280
