2018 Fiscal Year Annual Research Report
Assembly of synthetic metabolon and establishment of structural basis of molecular design
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16H04732
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
平野 展孝 日本大学, 工学部, 准教授 (10409089)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | メタボロン / セルロソーム / インテグラーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代謝酵素複合体（メタボロン）とは、細胞内において代謝生合成経路を構成する酵素群が集合することで形成される巨大な酵素複合体である。このメタボロン形成によって、代謝反応を担う各酵素間で、基質と生成物が円滑に受け渡されることにより、代謝中間体が細胞質中に拡散することなく、低濃度の基質・酵素存在下においても代謝反応が効率良く進行すると考えられている（基質チャネリング効果）。本研究では、植物バイオマス分解酵素複合体（セルロソーム）の骨格タンパク質―酵素間相互作用を利用して、人工的な代謝酵素複合体（人工メタボロン）を試験管内・細胞内において構築し、メタボロン形成効果と基質チャネリング効果の解析を行うことを目的とした。平成30年度は、酵素複合体化による生合成量改善効果の汎用性を検討するため、従来研究対象にしていた微生物由来色素化合物の生合成系や、植物由来抗腫瘍活性物質の生合成系に加え、植物由来抗酸化活性物質の生合成系を対象に、植物バイオマス分解酵素複合体の骨格タンパク質を用いて、大腸菌内における人工代謝酵素複合体（人工メタボロン）の細胞内形成を試みた。その際、酵素複合体化による生合成量の更なる改善を目的として、従来から用いていたサイズの小さな複合体を形成する短鎖骨格に加え、サイズの大きな複合体を形成できる長鎖骨格の使用を検討した。放線菌ファージ由来インテグラーゼを用いて、大腸菌ゲノムへの植物由来抗酸化活性物質の生合成酵素遺伝子群の導入を行い、大腸菌による植物由来抗酸化活性物質の生合成と、複合体骨格遺伝子（短鎖骨格遺伝子と長鎖骨格遺伝子）の大腸菌への導入を確認した。また、試験管内においてメタボロン形成効果と基質チャネリング効果を解析するため、微生物由来色素化合物生合成系の試験管内再構成を行い、微生物由来色素化合物の試験管内生合成を確認した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Comparative Biochemical Analysis of Cellulosomes Isolated from Clostridium clariflavum DSM 19732 and Clostridium thermocellum ATCC 27405 Grown on Plant Biomass2019
Author(s)
Shinoda, S., Kurosaki, M., Kokuzawa, T., Hirano, K., Takano, H., Ueda, K., Haruki, M., and Hirano, N.
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Journal Title
Applied Biochemistry and Biotechnology
Volume: 187
Pages: 994-1010.
DOI
Peer Reviewed
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