2023 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation for unrevealed lytic pathway of polysaccharides initiated with oxidation of a hydroxyl group
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21K19070
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
北岡 本光 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60353984)
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2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | β脱離 / セルロース / 酸化 / セロビオースホスホリラーゼ / N-アセチルヘキソサミン1-キナーゼ / グルコシルマンノースホスホリラーゼ / ピラノースオキシダーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度に、セロビオースを出発原料として触媒量のリン酸存在下に10℃にてセロビオースホスホリラーゼおよびピラノースオキシダーゼを作用させることにより還元末端2位の酸化された2-ケトセロビオースの効率的な合成に成功した。2021年度に2-ケトセロビオースの中性条件下での分解速度を評価し、pH 7.0, 30℃において半減期103時間で分解することを明らかにした。
2023年度は、非還元末端グルコース残基の酸化された2’-ケトセロビオースの合成を検討した。まず合成の糖受容体基質となる2-ケト-α-グルコース1-リン酸のN-アセチルヘキソサミン1-キナーゼによる調製を試みた。反応中に酵素が比較的短時間で失活する現象を確認したため、その原因及びこれを回避する条件を検討した。基質である2-ケトグルコースの溶液中の構造をNMRで解析したところ、全体の30%以上がフラクトース型で環を巻いており、1位がヘミアセタールではないアルデヒド基になっていた。そのため、基質のアルデヒド基が酵素のリシン残基のアミノ基と反応することにより酵素の失活を促進することが考えられた。基質濃度と反応温度の最適化を行ったところ、2-ケトグルコース濃度100 mM, pH 8.0, 10℃にて酵素反応を行うことにより目的の2-ケト-α-グルコース1-リン酸を効率液に調製できた。さらに、マンノシルグルコースホスホリラーゼを用いることにより2’-ケトセロビオースの生成を確認した。
3年間の全体の研究成果として、セルロースの2位が酸化されると酸化されたグルコース残基の4位が脱離反応を起こすことは証明できた。分解速度を明確にするために研究期間中に達成できなかった中間グルコース残基の酸化されたセルロースモデルの合成とその分解速度の評価が残された課題となる。
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