Precision Enzymatic Synthesis and Supramolecular Formation of New Amylose Analog Polysaccharides

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05170
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: Kadokawa Jun-ichi 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30241722)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山元 和哉 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40347084)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: アミロースアナログ多糖 / 酵素触媒重合 / グルカンホスホリラーゼ / 超分子 / 結晶構造 / ネットワーク高分子 / ナノゲル / 疎水性多糖

Outline of Final Research Achievements

Enzymatic polymerization is attracting attention as a powerful method for obtaining polysaccharides with well-defined structures. Glucan phosphorylase (GP), used in this study, is a typical enzyme, that is used in practical polysaccharide synthesis. GP is known to have weak substrate specificity, which induces a possibility in synthesizing a non-natural α(1→4)-polysaccharide (amylose analog polysaccharide) with a well-defined structure by enzymatic polymerization using analog substrates. In this study, we expanded the structural range of applicable monomers by examining in more detail the weak substrate specificity of GP catalysts, and investigated the synthesis of novel amylose analog polysaccharides. Furthermore, we analyzed the supramolecular (crystalline structure) formation behavior of the produced polysaccharides and performed network polysaccharide synthesis.

Free Research Field

多糖化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果により、非天然型多糖という研究分野での大きな進展に貢献することができた。また、本研究を推進することでアミロースアナログ多糖をキーワードとする超分子（結晶構造）やネットワーク多糖のさらなる発展が可能となった。更に様々な研究分野に生成多糖を供給することが可能となり、新たな性質や機能と多糖構造との関わり合いが明らかになると考えられる。このことから、生体分子化学や生物化学との連携により実用的生体材料への発展が期待される。