デキストラン合成・分解酵素の構造と機能および応用に関する国際共同研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10044190
• Research Category: Grant-in-Aid for international Scientific Research
• Section: Joint Research .
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 千葉 誠哉 北海道大学, 農学部, 教授 (30001449)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 春英 北海道大学, 農学部, 助手 (80241363) ; 木村 淳夫 北海道大学, 農学部, 助教授 (90186312) ; KIM Doman 生物化学工学科, Chonnam National University, 助教授 ; ROBYT John F 生物化学生物物理学科, Iowa State University, 教授
• Keywords: デキストラン / デキストラン合成酵素 / デキストラナーゼ

Research Abstract

200nm以下の紫外線は高度な真空が要求され微生物の変異操作への利用が困難であった。近年、共同研究者のKim助教授は技術的問題を克服し,デキストラン合成酵素の生産株を変異させ,酵素高発現に成功した。我々との共同研究により、酵素機能も改変することが見い出された。一方、デキストランとその短鎖オリゴ糖は多彩な生理機能を示す。本研究は、デキストラン合成・分解酵素の構造と機能の関係究明ならびに合成・分解酵素やその生産菌を利用したデキストランや短鎖オリゴ糖の生産研究を、最終目的とした国際共同研究であり、本年度は以下の研究成果が得られた。
(1) 真空紫外線(数nm-200nmの波長領域)照射によって得られた変異株から、デキストラン合成酵素遺伝子のクローニングに成功した。得られた酵素遺伝子のプロモーター部分を含む塩基配列について解析し、アミノ酸一次配列の推定を終了させた。(2)変異株のデキストラン合成酵素の生産能は野生株の約2000倍に上昇し、かつ、ショ糖誘導能の欠損が認められることから、プロモータとORF領域に複数の変異が予想された。ORF近傍の上流域に塩基置換が見い出され、高発現あるいはシヨ糖誘導欠損に関与する可能性が考えられた。(3)イソマルトトリオ-デキストラナーゼから単離した遺伝子の塩基配列からアミノ酸一次構造を推定したところ、エンド型のデキストラナーゼと相同性が認められた。本酵素のデキストランに対する作用を調べたところ、エンド型の氷解様式が見い出された。本酵素遺伝子のプロモーター配列がORF近傍にないことから、上領域の塩基配列を解析した。α-グルコシダーゼ遺伝子が見い出され、クラスター構造を形成すると予想された。本酵素遺伝子を大腸菌に組み込み、大量発現に成功した。

Research Products

• [Publications] H.Mori: "Molecular Cloning of an α-Amylase cDNA from Germinating Cotyledonsof Kidney Bean(Phaseoulus vulgaris L.cv Toramame)" Oyo Toshitsu Kagaku(J.Appl.Glycosci.). 45・3. 261-267 (1998)
• [Publications] S.Igaki: "Catalytic Reaction Mechanism on α-Secondary Kinetic Isotope Effects in Hydrolytic Cleavage of α-Glucosidic Linkage by α-Glycosidases" Oyo Toshitsu Kagaku(J.Appl.Glycosci.). 45・3. 269-274 (1998)
• [Publications] T.Saeki: "Localization of α-Glucosidase in Yeast Cells" Oyo Toshitsu Kagaku(J.Appl.Glycosci.). 45・3. 281-283 (1998)
• [Publications] K.Nozaki: "Amylases and Branching Enzyme of Developing Kidney Bean Seeds on Native Electrophoretic Gel" Oyo Toshitsu Kagaku(J.Appl.Glycosci.). 45・2. 117-122 (1998)