2017 Fiscal Year Annual Research Report
Further development of megalosaccharide research: synthesis and application of novel megalosaccharides displaying excellent functions
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17H03801
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
木村 淳夫 北海道大学, 農学研究院, 教授 (90186312)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田上 貴祥 北海道大学, 農学研究院, 助教 (70709849)
奥山 正幸 北海道大学, 農学研究院, 講師 (00344490)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | メガロ糖 / 機能解析 / 可溶化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は初めてメガロ糖（構成単糖数が10～200の糖質）の生産に成功した。性質を調べると、BCS II化合物（難水溶性・高膜透過性を示す。薬剤や食素材の多くが属す）を可溶化する画期的な機能が発見された。一般に「BCS II化合物は水溶性を高めるべき」が推奨され、メガロ糖が持つ水溶性の向上は有用である。一方、メガロ糖研究は緒に就いたばかりで、解決すべき課題が多い。本研究では、次に示す特に重要な３課題の究明が目的である。すなわち、１）メガロ糖生産酵素（多糖合成酵素）の糖合成に関与する蛋白質構造（構造因子）を解明。２）高機能な新しいメガロ糖を構築。３）環境汚染を引起こす難溶性アゾ色素の酵素分解に構築した新奇メガロ糖を活用。 以下に今年度の成果を示す。
1. 多糖合成酵素の分子機構：我々は「本酵素のC末端領域にメガロ糖生産を向上させる構造因子が存在」を解明した。本実験から得られた最小サイズの酵素を選び、C末端から徐々にアミノ酸を削除し、メガロ糖生産量を測定した。その結果、構造因子の候補となるアミノ酸の発見に至った。すなわち、当該残基のみを削除すると、メガロ糖生産が大きく低下した。他のアミノ酸に置換しても同様な低下現象が観察された。さらに酵素結晶調製に着手した。
2. 新メガロ糖の構築：食品用多糖から新奇なメガロ糖を化学的分解法で調製した。すなわち、酸・アルカリ濃度や温度を変化させ分解を行い、中和処理後の試料からメガロ糖画分を分離した。その結果、得られるメガロ糖のサイズを制御できる条件の確立に成功した。なお、化学的手法は酵素法より適用が一般的であった。
3. アゾ色素汚染の解消：実際の色素汚泥には多様な色素が存在し、メガロ糖の可溶化に関する評価（溶解率の推定）が難しいことが判った。従って、非含有土壌に一定量の色素を加える擬似システムでの検証が必要との結論に至った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
以下が、自己点検評価の理由である。
1. メガロ糖生産酵素（多糖合成酵素）において、「C末端領域に存在するメガロ糖生産を向上させる構造因子」の決定に成功した点である。実験当初は１アミノ酸ずつを削除した場合に、明確なデータ（メガロ糖合成量の明確な差）が得られるか心配していたが、信頼に足る極めて明瞭な研究結果が取得できた。
2. 食品用多糖から新奇なメガロ糖を大量調製できる条件を設定したが、当該多糖には化学的分解が難しいものもある。条件検討を繰り返すことで、サイズが異なるメガロ糖を取得できた点は大きな収穫であり、今後の計画に大きく貢献する画期的な結果であった。
3. メガロ糖の可溶化に関する評価に「擬似システム（非含有土壌に一定量の色素を追加）の導入が必要」が明らかになった点も重要である。これにより信頼性の高いデータが得られる。さらに同手法は「新奇メガロ糖・分解酵素システム」による色素分解率の把握にも寄与する。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度計画の難度は高く、次年度での継続実験も想定していた。しかし、順調に進行でき、かつ計画を上回る進捗であるため（「現在までの進捗状況」の項を参照）、今後の推進方針に変更はない。
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