2013 Fiscal Year Research-status Report
希少糖生産酵素群の基質複合体のX線構造に基づく包括的な触媒反応機構の解明
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25440028
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
吉田 裕美 香川大学, 総合生命科学研究センター, 准教授 (10313305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神鳥 成弘 香川大学, 総合生命科学研究センター, 教授 (00262246)
吉原 明秀 香川大学, 希少糖研究センター, 助教 (40548765)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | X線結晶構造解析 / 単糖異性化酵素 / L-リボースイソメラーゼ / 希少糖 / 触媒反応機構 / 微小重力環境タンパク質結晶化 / 酵素・基質複合体 |
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| Research Abstract |
本研究は、天然に微量にしか存在しない「希少糖」の生産に関与する希少糖生産酵素について、これまで行ってきた基質複合体構造のX線結晶解析研究をさらに深化させるとともに、希少糖誘導体であるデオキシ希少糖生産に向けた構造情報の取得、および新規希少糖生産酵素の構造生物学的研究へと発展させていくことを目的としている。今年度は、当初の予定通りL-リボースとL-リブロース間の異性化を触媒する、新規希少糖生産酵素Acinetobacter sp.由来L-リボースイソメラーゼ（L-RI）の野生型および変異酵素の複数の基質複合体構造から糖環開環機構を含めた触媒反応機構を提唱した（論文投稿中）。L-リボースはL-ヌクレオシド類似体合成の前駆体、すなわち核酸の複製阻害剤として利用することができることから、抗菌剤や抗ウィルス剤、抗がん剤などの医薬品への利用が期待されている。L-リボースの生産への応用が期待されるL-RIの構造解析は、酵素改良のポイントを導き出す手段でもあり興味深い。また、希少糖生産酵素の詳細な触媒反応機構の理解を深めることを目指し、希少糖生産酵素の高分解能データを収集するための良質な結晶を得ることを目的に、第1期 第6回JAXA宇宙実験で希少糖生産酵素であるL-ラムノースイソメラーゼ（L-RhI）とD-タガトース3-エピメラーゼ（D-TE）の結晶化実験に引続き、第2期 第1回宇宙実験においてもL-RhIとD-TEに加えL-RIの結晶化実験に参加している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Acinetobacter sp.由来L-リボースイソメラーゼ（L-RI）の触媒反応機構の解明については変異酵素を用いた基質との複合体のX線結晶構造解析を行うことにより、基質の糖環開環機構も含めてcis-ene diolの反応中間体を得ることを提唱することができ目的を達成している。宇宙空間での良質な結晶の作成実験の可能性を含め、反応中間体における水素原子の電子密度が得られる超高分解能のデータ収集を目指している研究は、目的を達成するデータは得られていないが、国際宇宙センター（ISS）を利用した第1期 第6回JAXA宇宙実験の結晶化実験に参加し、若干ではあるが分解能が向上したデータも得られている。
希少糖誘導体であるデオキシ希少糖生産に向けた構造情報の取得については少し立ち遅れているところがあるが、新規希少糖生産酵素Celulomonas sp.由来L-リボースイソメラーゼ（Ce L-RI）の結晶化および結晶構造解析にも希少糖研究センターとの共同研究により進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね当初の予定通り研究が進んでいるので新規酵素の構造解析を含めこのまま研究を進めていく。デオキシ希少糖と希少糖生産酵素の複合体構造解析を集中して行い、デオキシ希少糖の認識機構・触媒反応機構を解明する。宇宙実験については、時間を要する実験でもあり、繰り返し実験を行うことができないことから短期間（２～３年）で結果が得ることは難しいが、本科研費採択前の実験参加の結果が科研費採択後に１回あるので、現在参加している実験の結果を見て、超高分解能のデータ収集を目指す研究の推進方策を再度検討していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
先にも少し述べたが、デオキシ希少糖と希少糖生産酵素との構造解析が少し遅れていることと、宇宙実験関連にて新たに購入すると考えていた消耗品類が研究室内の物品で代用できたことから、消耗品類の購入が予定より少なかった。
デオキシ希少糖と希少糖生産酵素の構造解析とともに、希少糖研究センターとの共同研究により前倒しで進んでいる新規希少糖生産酵素Celulomonas sp.由来L-リボースイソメラーゼ（Ce L-RI）の結晶化および結晶構造解析に関する物品・消耗品、データ収集の為の研究旅費、研究発表費として使用していく。
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