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細菌の細胞膜間糖輸送過程に関与する酵素フリッパーゼの実体の解明

Research Project

Project/Area Number 12878109
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

古山 種俊  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20089808)

Project Period (FY) 2000 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywordsプレニル鎖延長酵素 / ウンデカプレニル二リン酸 / プレニルトランスフェーラーゼ / フリップ-フロップ / 細胞膜生合成 / 糖担体脂質 / フリッパーゼ / フリップ-フロッブ / 細菌細胞壁生合成 / ウンデカプレニルニリン酸 / ペプチドグリカン / 糖タンパク質生合成 / ドリコールリン酸 / プレニルトランスフェラーゼ
Research Abstract

細菌の細胞壁の生合成は脂質中間体LiPid IIにおけるオリゴ糖鎖のコア構造が細胞質内で構築され、糖坦体リピドと結合したものが細胞内膜側から外膜側へ「フリップ-フロップ転移」されて、細胞表面でのペプチドグリカン層生合成に供給される。このオリゴ糖の膜間移送過程(フリップ-フロップ転移)は教科書レベルでも記述されているにも拘わらず、その過程に関与する酵素「フリッパーゼ」の実体は全く明らかになっていない。この過程に関与する糖坦体リピド、ウンデカプレニルリン酸の前駆体を合成する酵素、ウンデカプレニル二リン酸合成酵素(UPS)をシス型プレニル鎖延長酵素として初めてクローン化し、そのX線結晶構造解析に成功しているので、フリッパーゼの実態を解明し、その分子レベルでの解明の糸口を見出すことを本研究の目的とした。
先ず、UPSの大量発現系を利用して、ウンデカプレニル二リン酸の大量合成系を確立し、UDP-MurNAc-pentapeptideをBacillus cereusの培養液から抽出し、Phospho-MurNAc-pentapeptide transferaseの発現系を構築して、LiPid Iの酵素的合成法の確立を試みたが、大量合成法は構築できなかった。
そこで、ウンデカプレニルリン酸のリン酸基にアミノエチル基がジエステル結合した化合物を合成し、このアミノ基に蛍光発色団7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl基を導入した化合物を合成した。さらにこの化合物のプレニル基をファルネシル基、またはゲラニルゲラニル基に置換た化合物も合成し、ウンデカプレニルリン酸が細胞膜の外膜から内膜ヘフリップ-フロップ転移により回収される過程を追究することにした。
現在、合成した化合物を大腸菌野生株W3110株より調整した細胞膜成分に効率よく導入する方法を検討中である。

Report

(2 results)
  • 2001 Annual Research Report
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  • Research Products

    (17 results)

All Other

All Publications (17 results)

  • [Publications] M.Fujjihashi, Y.-W.Zhang, Y.Higuchi, X.-Y.Li, T.Koyama, K.Miki: "Cryatal Structure of cis-Prenyl Chain Elongating Enzyme, Undecaprenyl Diphosphate Synthase"Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A.. 98. 4337-4342 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Kharel, Y.-W.Zhang, M.Fujihashi, K.MiKi, T.Koyama: "Identification of Significant Residues for Homoallylic Substrate Binding of Micrococcus luteus B-P 26 Undecaprenyl Diphosphate Synthase"J. Biol. Chem.. 276. 28459-28464 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] M.Nagaki, K.Kimura, H.Kimura, Y.Maki, E.Goto, T.Nishino, T.Koyama: "Artificial Substrates of Medium-Chain Elongation Enzymes, Hexaprenyl-and Heptaprenyl Diphosphate Synthases"Bioorg. Med. Chem. Lett.. 11. 2157-2159 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] N.Ohya, T.Koyama: "Biopolymers, volume 2, Polyisoprenoids Chapter 4. Biosynthesis of Natural Rubber and Other Natural Polvisoprenoids"Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim. 37 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Y.-W.Zhang, T.Koyama: "Biopolymers, Volume 2, Polylsoprenoids Chapter 5 Biosynthesis Routes Diverting from Intermediates of Polyisoprenoid Biosynthesis to Related Products of the Metabolism"Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim. 40 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] M.Nagaki,S.Sato,Y.Maki,T.Nishino,and T.Koyama: "Artificial Substrates for Undecaprenyl Diphosphate Synthase from Micrococcus luteus B-P 26"J.Mol.Catal.. 9・1-3. 33-38 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] T.Koyama,Y.Gotoh,and T.Nishino: "Intersubunit Location of the Active Site of Farnesyl Diphosphate Synthase-Reconstitution of Active Enzymes by Hybrid-type Heteromeric Dimers of Site-Directed Mutants"Biochemistry. 39・2. 463-469 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] M.Nagaki,A.Takaya,Y.Maki,J.Ishibashi,Yoko Kato,T.Nishino,and T.Koyama: "One-pot Syntheses of the Sex Pheromone Homologs of a Codling Moth, Laspeyresia promonella L."J.Mol.Catal.B ; Enzymatic. 10. 517-522 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Y.-W.Zhang,Y.Kharel,and T.Koyama: "Overexpression, Purification, and Characterization of Selenomethionyl Farnesyl Diphosphate Synthase of Bacillus stearothermophilus"J.Mol.Catal.B.. 10. 623-630 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Hirooka,S.Ohnuma,A.Kolke-Takeshita,T.Koyama,and T.Nishino: "Mechanism of Product Chain Length Determination for Heptaprenyl Diphosphate Synthase from Bacillus Stearothermophilus"Eur.J.Biochem. 267・14. 4520-4528 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Y.-W.Zhang,X.-Y.Li,and T.Koyama: "Chain Length Determination of Prenyltransferases : Both Heteromeric Subunits of Medium-Chain (E)-Prenyl Diphosphate Synthase are Involved in the Product Chain Length Determination"Biochemistry. 39. 12717-12722 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Fujikura,Y,-W.Zhang,H.Yoshizaki,T.Nishino,and T.Koyama: "Significance of Asn-77 and Trp-78 in the Catalytic Function of Undecaprenyl Diphophate Synthase of Micrococcus luteus B-P 26"J.Biochem.. 123. 917-922 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] N.Ohya,Y.Tanaka,R.Wititsuwannakul,and T.Koyama: "Activity of Rubber Transferase and Rubber Particle Size in Hevea Latex"J.Rubber Research. 3・4. 214-221 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] M.Nagaki,S.Sato,Y.Maki,T.Nishino,and T.Koyama: "An Artificial Substrate for Undecaprenyl Diphosphate Synthase from Micrococcus luteus B-P 26"Catal, Commun.. 1・1. 33-35 (2001)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fujjihashi,Y.-W.Zhang,Y.Higuchi,X.-Y.Li,T.Koyama,and K.Miki: "Cryatal Structure of cis-Prenyl Chain Elongating Enzyme, Undecaprenyl Diphosphate Synthase"Proc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.. (in press).

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] N.Ohya and T.Koyama: "Chapter 4.Biosynthesis of Natural Rubber and Other Natural Polyisoprenoids"Biopolymers, Volume 2, Polyisoprenoids, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, T.Koyama and S.Steinbuhel eds., in press..

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Y.-W.Zhang and T.Koyama: "Chapter 5.Biosynthesis Routes Diverting from Intrmediates of Polyisoprenoid Biosynthesis to Related Products of the Metabolism"Biopolymers, Volume 2, Polyisoprenoids, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, T.Koyama and S.Steinbuhel eds., in press..

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      2000 Annual Research Report

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Published: 2000-04-01   Modified: 2016-04-21  

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