Functional characterization of enzymes involved in polysaccharide and carotenoid metabolism from brown algae

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03039
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Inoue Akira 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (70396307)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 褐藻 / 多糖類 / アルギン酸 / マンヌロン酸C-5エピメラーゼ / アルギン酸リアーゼ / カロテノイド / 組換え酵素

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study was to demonstrate the functional proteins of brown algae, for which genome and gene sequence information has been prior and little progress has been made in analyzing them at the protein level. By conducting this research, it was revealed that the mannuronate C-5 epimerase of Okinawa mozuku is a thermostable enzyme. Additionally, it was shown that the brown alga itself has an enzyme that degrades alginate to the level of unsaturated monosaccharides and also has its reductase. Furthermore, the protein predicted to be the mannuronate C-5 epimerase of kelp is in fact an alginate-degrading enzyme. We also identified a brown alga β-carotene hydroxylase, the existence of which was unclear from genome analysis, and showed that it has zeaxanthin-converting activity.

Free Research Field

海洋生物工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、我が国の水産業の重要種であり、海洋生態系を支える重要な役割を担う大型褐藻類のタンパク質の機能をタンパク質レベルで実証することを目的としており、学術的のみならず社会的にも遂行する意義が高い。有用褐藻類の研究は、ゲノムや遺伝子の配列情報が先行している状況にあり、高等植物や他の藻類と比較して、タンパク質に関する生化学的研究は遅れている。本研究の遂行により、配列情報から予測される機能とは異なる酵素活性をもつことを実証した成果も得られた。これは未知のタンパク質の機能をアミノ酸配列から推測するだけでは、真の生物機能を理解することができないことを示唆するものであり、高い学術的意義をもつ。