2021 Fiscal Year Annual Research Report
糖資化性改変大腸菌を用いた新規酵素特化型スクリーニング
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19K05824
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
中井 博之 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (00400002)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ホスホリラーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホスホリラーゼは、無機リン酸存在下で糖質のグリコシド結合を非還元末端側から順次加リン酸分解して糖1-リン酸を遊離する酵素である。その反応は可逆的であり、糖供与体としての糖1-リン酸と糖受容体を出発材料とした際、オリゴ糖を効率的に合成することが出来る。当該合成反応は非常に厳密な位置選択性を有しており、目的とするオリゴ糖の選択的合成が可能であるが、合成可能なオリゴ糖の種類はホスホリラーゼの種類に依存する。これまで報告されたホスホリラーゼの種類は他の糖質関連酵素に比べて圧倒的に少なく、今後合成可能なオリゴ糖のバリエーション拡大には、新たな反応特異性を示すホスホリラーゼの発見が必須である。そこで本研究では、バイオインフォマティクス手法及びメタゲノミクス解析を駆使することにより、オリゴ糖合成に有用な新規ホスホリラーゼの網羅的
探索を行い、得られた新規酵素が触媒する加リン酸分解反応時の基質特異性およびオリゴ糖合成反応時の糖受容体特異性の解明を通して、オリゴ糖ライブラリー構築を試みた。まず、バイオインフォマティクス手法を活用することで選定したホスホリラーゼ様タンパク質をコードする遺伝子群を単離し、大腸菌による異種宿主発現系を用いて調製された組換え酵素群の詳細な機能解析を行った。さらに、糖資化性を改変した大腸菌を構築することで、新規ホスホリラーゼの探索に特化したメタゲノミクススクリーニング手法も開発した。その結果、これまで報告例のない新規なホスホリラーゼを複数発見することが出来た。得られた新規酵素群が触媒するオリゴ糖合成反応を用いて様々なオリゴ糖の合成にも成功した。これら新規酵素の発見は、当該酵素が関与する新たな生体内糖質代謝機構の解明にも繋がり、生物学的意義からも学術的に重要な研究と評価できる。
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[Journal Article] Next-generation prebiotic promotes selective growth of bifidobacteria, suppressing Clostridioides difficile2021
Author(s)
Hirano R., Sakanaka M., Yoshimi K., Sugimoto N., Eguchi S., Yamauchi Y., Nara M., Maeda S., Ami Y., Gotoh A., Katayama T., Iida N., Kato T., Ohno H., Fukiya S., Yokota A., Nishimoto M., Kitaoka M., Nakai H., Kurihara S.
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Journal Title
Gut microbes
Volume: 13
Pages: 1973835
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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