酵素触媒を用いる多糖類の合成

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03453114
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小林 四郎 東北大学, 工学部, 教授 (10026198)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇山 浩 東北大学, 工学部, 助手 (70203594) ; 正田 晋一郎 東北大学, 工学部, 助教授 (10143364)
• Keywords: 酵素触媒重合 / 多糖 / オリゴ糖 / セルロース / セルラーゼ / セロオリゴ糖 / α-D-フッ化マルトシル / プルラナーゼ

Research Abstract

本研究の目的は、酵素触媒を用い、新しい糖質モノマーを基質とする重合反応を開発し(酵素触媒重合)、複雑な構造を持つ種々の有用多糖を合成することにある。
1.各種糖供与体を用いる酵素的セルロース合成
すでに、セルラーゼ触媒存在下、フッ化β-D-セロビオシルを有機溶媒-水系で重合させることにより、合成セルロースが得られることを見い出した。また、フッ化α-D-マルトシルのアミラーゼ触媒による重合ではマルトオリゴ糖が生成することを明らかにした。ここではセルロース合成における基質モノマーとして、種々のセロビオシル誘導体を合成し、それらのセルラーゼによる重合挙動を調べた。その結果トリフルオロエチル体およびアシル体が重合活性を示すことが分かった。
2.酵素触媒を用いるセロオリゴ糖合成
フッ化β-D-セロビオシルの4'位異性体であるフッ化β-D-ラクトシルがセルラーゼと酵素-基質複合体を生成することを見い出し、この複合体を糖供与体として用いることにより、新規ラクトシル化反応を開発した。また、上記反応とβ-ガラクトシターゼによる位置選択的脱ガラクトース反応を組み合わせ用いることにより、セロオリゴ糖を選択的に合成した。
3.酵素触媒による非天然型オリゴ糖の合成
フッ化α-D-マルトシルに枝切り酵素として知られているプルラナーゼを作用させたところ、α-1、4結結合とα-1、6結合を交互に有する新規オリゴ糖が得られることが分かった。

Research Products

• [Publications] S.Kobayashi: "Novel Method for Polysaccharide Synthesis Using an Enzyme:The First in Vitro Synthesis of Cellulose via a Nonbiosynthetic Path Utilizing Cellulase as Catalyst" J.Am.Chem.Soc.113. 3079-3084 (1991)
• [Publications] S.Kobayashi: "Enzymatic Polymerization of α-D-Maltosyl Fluoride Utilizing α-Amylase as Catalyst:A New Approach for Synthesis of Maltooligosaccharides" Macromolecules. 25. 3237-3241 (1992)
• [Publications] S.Kobayashi: "Enzymatic Polymerization:The First in Vitro Synthesis of Cellulose via Nonbiosynthetic Path Catalyzed by Cellulase" Makromol.Chem.Macromol.Symp.54/55. 509-518 (1992)
• [Publications] S.Kobayashi: "Enzymatic Polymerization and Oligomerization" Adv.Polym.Sci.
• [Publications] S.Kobayashi: "A Novel Method for Synthesis of Cellooligosaccharide Derivatives by Using Enzyme Catalyst" Chem.Lett.
• [Publications] S.Shoda: "A Facile Enzymatic Synthesis of Cellooligosaccharide Derivatives Using β-D-Lactosyl Fluoride" Carbohydr.Res.