2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of glycosides synthesis system using a novel enzymatic activation of carbohydrates with enzymes
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26450114
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
奥山 正幸 北海道大学, 農学研究院, 講師 (00344490)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 糖質のフラクトシル化 / 糖転移反応 / グリコシダーゼ / 糖転移酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
元来加水分解酵素であるグリコシダーゼは，糖転移反応と呼ばれる糖合成反応を触媒する．一方，生成された糖質は元来の反応である加水分解反応の基質となるために，収率を維持することが困難な場合がしばしばある．これを克服するために，反応性の高いフッ化糖を供与体として用いられるが，反応の副産物としてフッ素が遊離されるため，環境への付加も高く，実用性が低い．本研究では糖質を反応性の高いβ2→1結合でフラクトシル化し，これを糖転移反応の糖供与体として用いる系の開発を行った．フルクトシル化にはレバンスクラーゼもしくはインベルターゼを用いた．これら酵素を蛋白質工学的に改変することで，結合の種類を希望通りに変換できる変異酵素の作製に成功した．これらを用い各種単糖，オリゴ糖のフルクトシル化に成功した．なかでもこれまでの酵素では合成収率が低いとされてきたフルクトシルマンノースを，新規酵素を用いることで高い収率で合成することに成功した．
これらフラクトシル化糖を基質とした糖転移反応では，α-グルコシダーゼ変異酵素で，重合度の大きいオリゴ糖を合成することに成功した．野生型α-キシロシダーゼに部位特異的に飽和変異を導入することで，野生型酵素が作用しないフルクトシルキシロースに作用する酵素のスクリーニングを行った．
スクロースからUDP-グルコースを合成するスクロースシンターゼを用い，UDP-マンノースの合成に成功した．変異酵素によるGDP-マンノースの合成も行った．また各種糖転移酵素と組み合わせることで，糖転移反応産物の取得またUDPのリサイクルも試みた．
本研究で開発した反応系では天然物であるフルクトースが副産物として生成されるのみであり，本研究成果は環境に負荷の少ない糖質酵素合成系の発展に貢献するものと考える．
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Efficient synthesis of α-galactosyl oligosaccharides using a mutant Bacteroides thetaiotaomicron retaining α-galactosidase (BtGH97b).2017
Author(s)
Okuyama M, Matsunaga K, Watanabe KI, Yamashita K, Tagami T, Kikuchi A, Ma M, Klahan P, Mori H, Yao M, Kimura A
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Journal Title
FEBS J.
Volume: 284
Pages: 766-783
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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