2016 Fiscal Year Research-status Report
D-プシコース生産用新規希少糖生産酵素のX線結晶構造解析および安定化機構の解明
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16K07271
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
吉田 裕美 香川大学, 総合生命科学研究センター, 准教授 (10313305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神鳥 成弘 香川大学, 総合生命科学研究センター, 教授 (00262246)
吉原 明秀 香川大学, 国際希少糖研究教育機構, 助教 (40548765)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | X線結晶構造解析 / 単糖異性化酵素 / D-アルロース 3-エピメラーゼ / D-タガトース 3-エピメラーゼ / 希少糖 / 触媒反応機構 / 微小重力環境タンパク質結晶化 / 酵素・基質複合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
D-アルロース（D-プシコース）の生産に有用な新規希少糖生産酵素のX線結晶構造を決定した。これまでの希少糖生産に主要な酵素、D-タガトース3-エピメラーゼ（D-TE）と単量体構造は非常によく似た構造を示していたが、二量体構造を形成するD-TEとは異なり、四量体構造を形成するD-アルロース3-エピメラーゼ（DAE）は、その四量体構造自体がリジッドで安定な構造を示していた。この安定な4量体構造が、酵素の安定性に寄与していると考えられた。現在、基質認識機構および触媒反応機構の解明のため、希少糖との複合体構造について、より詳細な構造解析を進めている。
また、以前から研究を進めていた希少糖生産の主要な酵素、D-タガトース3-エピメラーゼ（D-TE）については、JAXA の宇宙実験（微小重力空間を利用した高品質タンパク質結晶生成実験）にて得られた結晶とデオキシ希少糖との複合体構造解析を含め、D-TEのデオキシ希少糖に対するユニークな基質認識、D-TEの二量体界面の疎水性領域にて糖環が開環される可能性について、論文誌に報告した（H. Yoshida et al., Appl.Microbiol.Biotechnol., 2016）。さらに、D-TEにおいては、予備実験ではあるが、Cys66をAlaに置換したD-TE C66Aは、野生型D-TEと比較して、6-デオキシ-L-タガトース、6-デオキシ-L-ソルボースに対する酵素活性が向上した。今後、D-TE C66Aとデオキシ希少糖との基質複合体構造のX線結晶解析を行い、変異酵素のデオキシ希少糖を認識する機構を明らかにしていくとともに、デオキシ希少糖の生産につながるような分子設計情報を蓄積していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
D-アルロース（D-プシコース）の生産に有用な新規希少糖生産酵素のX線結晶構造を決定することができ、順調である。
D-TEにおいては、予備実験ではあるが、変異酵素の基質特異性を変えられる可能性が示唆され、野生型よりも特定の基質に対しては高い活性を示す傾向が見られたことは興味深い。
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね予定通り研究が進んでおり、希少糖と希少糖生産酵素の複合体構造解析を進めている。現在、国際宇宙ステーション（International Space Station: ISS）を利用した宇宙実験にも参加しており、分解能の高い複合体構造解析を目指し、D-TEとは異なる可能性のある、基質の糖環開環機構も含めた触媒反応機構の解明を行っていく。
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| Remarks |
http://www.med.kagawa-u.ac.jp/~xraylab/report/kaken
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