糖鎖に作用する機能未知グリコシダーゼの構造解析とオリゴ糖創出への応用

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23570132
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 殿塚 隆史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50285194)
• Keywords: グルコシダーゼ / 糖質加水分解酵素ファミリー63 / 糖タンパク質糖鎖 / X線結晶構造解析 / オリゴ糖

Research Abstract

本研究は、N結合型糖鎖を分解する酵素であるプロセシンググルコシダーゼIやプロセシンググルコシダーゼII等と相同性を有する機能未知酵素について、立体構造を決定することによりその機能を明らかにし、応用につなげようとするものである。以下、本年度の研究成果の概要を示す。
1)プロセシンググルコシダーゼIと相同性を有する酵素について：　これまで研究を行ってきた高度好熱菌Thermus thermophilus HB8由来の酵素TTHA0978は、グルコシル／マンノシルグリセリン酸を分解する酵素であることが判明した。グルコシル／マンノシルグリセリン酸は、好熱菌においてストレス応答の際の浸透圧の調節に働く物質、いわゆる適合溶質として知られている物質であり、ここでは本酵素をTt8gmghと略す。今回、Tt8gmgh とグルコースとグリセリン酸の複合体の立体構造を決定したところ、活性中心付近のループの構造が大幅に動いていることが明らかとなった。また、Aspergillus niger由来のプロセシンググルコシダーゼI（AbPGI）について、3.4Å分解能ではあるが立体構造の解析に成功した。これまでに本研究で構造を決定した、大腸菌YgjK、Tt8gmgh、AbPGIを比較すると、サブサイト－1を構成するアミノ酸残基は各酵素の間で保存されていたが、サブサイト+1を構成する残基は、各酵素で異なることが分かった。
2)プロセシンググルコシダーゼIIと相同性を有する酵素について：　前年度に引き続きガラクトースを構成糖として含む糖に作用する酵素の研究を行い、精製法を確立した。また、プロセシンググルコシダーゼIIと相同性があり、特徴的な基質特異性を有する酵素であるイソマルトデキストラナーゼについて、その立体構造を決定した。

Research Products

• [Journal Article] Structure of a bacterial glycoside hydrolase family 63 enzyme in complex with its glycosynthase product, and insights into the substrate specificity (2013)
  • Author(s): Miyazaki, T., Ichikawa, M., Yokoi, G., Kitaoka, M., Mori, H., Kitano, Y., Nishikawa, A. and Tonozuka, T.
  • Journal Title: FEBS J. Volume: 280 Pages: 4560-4571
  • DOI: 10.1111/febs.12424
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of the N-terminal domain of a glycoside hydrolase family 131 protein from Coprinopsis cinerea (2013)
  • Author(s): Miyazaki, T., Yoshida, M., Tamura, M., Tanaka, Y., Umezawa, K., Nishikawa, A. and Tonozuka, T.
  • Journal Title: FEBS Lett. Volume: 587 Pages: 2193-2198
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.05.041
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Conformational changes and substrate recognition of an uncharacterized glycosidase YgjK belonging to GH63 from Escherichia coli (2013)
  • Author(s): Miyazaki, T., Ichikawa, M., Mori, H., Kitaoka, M., Kitano, Y., Nishikawa, A. and Tonozuka, T.
  • Organizer: 10th Carbohydrate Bioengineering Meeting
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 20130421-20130424
• [Presentation] Thermus thermophilus HB8由来グルコシル/マンノシルグリセリン酸分解酵素とリガンドとの複合体の構造解析
  • Author(s): 市川めぐみ、宮崎剛亜、吉田裕美、神鳥成弘、西河淳、殿塚隆史
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 横浜（パシフィコ横浜）
• [Presentation] Arthrobacter globiformis T-6由来イソマルトデキストラナーゼのX線結晶構造解析
  • Author(s): 岡沢唯香、横井岳、宮崎剛亜、西河淳、殿塚隆史
  • Organizer: 日本応用糖質科学会
  • Place of Presentation: 鹿児島（鹿児島大学）
• [Presentation] Arthrobacter globiformis T-6由来イソマルトデキストラナーゼの糖結合モジュールCBM35の構造解析
  • Author(s): 岡沢唯香、横井岳、宮崎剛亜、西河淳、殿塚隆史
  • Organizer: 物構研サイエンスフェスタ
  • Place of Presentation: つくば（つくば国際会議場）
• [Presentation] Arthrobacter globiformis T-6由来イソマルトデキストラナーゼとパノースとの複合体の立体構造解析
  • Author(s): 岡沢唯香、宮崎剛亜、西河淳、殿塚隆史
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 川崎（明治大学生田キャンパス）