2005 Fiscal Year Annual Research Report
異なる反応を示す糖質酵素の新規な立体構造に基づく分子解析と応用
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17380060
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
木村 淳夫 北海道大学, 大学院・農学研究科, 教授 (90186312)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 春英 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (80241363)
奥山 正幸 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助手 (00344490)
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| Keywords | 酵素反応 / 糖 / 蛋白質工学 |
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| Research Abstract |
近年の糖質酵素の分類は、構造の類似性からなされ、100近いファミリーに分けられる。我々の研究対象は、α-グルコシダーゼと相同するグループであり、産業界で重要な酵素が属する。すなわちα-グルコシダーゼ、グルカンリアーゼ、環状4糖合成酵素とα-キシロシダーゼであり、4つの反応(加水分解・糖転移・環状化・脱離反応)を触媒する。本研究の目的は、我々が明らかにした本ファミリーの立体構造に基づき、多様な反応の分子機構を明らかにし、得られた知見を応用研究に結びつけることにある。具体的には、i)X線解析法で得られた酵素-基質の分子認識を検討し、実験的に基質とアミノ酸の相互作用を調べる。ii)触媒アミノ酸の置換酵素の反応を解析し、触媒残基の機能を究明する。iii)4酵素は構造が類似するが全く異なる作用を示すので、個々の反応を発揮させる構造エレメント(アミノ酸やループなどの部分構造)を解明する。iv)得られた知見から、産業界の要求に適う酵素を作製する。
本年度に得られた研究成果を以下に示す。1)酵素-基質の立体構造から、α-キシロシダーゼの反応に重要なアミノ酸残基が予想された。2)その予想に基づいたアミノ酸置換をα-キシロシダーゼに行い、α-キシロシダーゼ活性を消失させ、α-グルコシダーゼ活性を発現させることに成功した。他にも重要な構造エレメントがあるので、解析を進めている。3)複数のα-グルコシダーゼに関して、解離型とプロトン化型の触媒基を決定した。4)本ファミリーに属す酵素の立体構造解析を意図した結晶化を開始した。時間を要するため、次年度以降も継続させたい。
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