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耐熱性酵素の利用によるC-C結合形成反応の新しい触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 07555252
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 生物・生体工学
研究機関東北大学

研究代表者

古山 種俊  東北大学, 工学部, 助教授 (20089808)

研究分担者 小池 あゆみ  トヨタ自動車(株), 第一FP部, 研究員
小倉 協三  東北大学, 反応化学研究所, 教授 (80006303)
西野 徳三  東北大学, 工学部, 教授 (90005827)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
1996年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1995年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
キーワードファルネシル二リン酸 / プレニルトランスフェラーゼ / 耐熱性酵素 / ポリプレニル二リン酸 / イソプレン鎖延長 / イソプレノイド生合成 / 大量発現系 / キメラ体酵素 / ファルネシルニリン酸 / ポリプレニルニリン酸 / 合成酵素 / プレニル二リン酸 / ポリプレノール / 人口基質ホモログ
研究概要

耐熱性プレニルトランスフェラーゼの遺伝子に対し、遺伝子工学的技術を駆使して各種の変異体酵素を作製し、野生型酵素では不可能なC-C結合形成反応を触媒する新規な酵素の創製を目的として、以下のような成果を得た。
1.Bacillus stearothermophilusのファルネシル二リン酸(C_<15>PP)合成酵素の改変
部位特異的変異により、(1)アリル性基質とホモアリル性基質の結合部位として重要なアミノ酸残基を特定した。(2)触媒反応に直接関与している部位を見出した。(3)C-15までのイソプレン鎖延長反応の触媒機能をC-25までの鎖延長反応まで出来るように改変した。(4)野生型のホモ二両体構造を持つC_<15>PP合成酵素を一方は部位特異的変異導入により不活性化した、ヘテロサブユニット構造を持つ新規酵素を大量に得ることができた。
2.他のプレニルトランスフェラーゼ遺伝子のクローニングと大量発現系の構築
(1)B.stearothermophilusのヘプタプレニル二リン酸(C_<35>PP)合成酵素遺伝子をクローン化し、大腸菌での発現系を構築した。(2)Micrococcusluteus B-P26のヘキサプレニル二リン酸(C_<30>PP)合成酵素の遺伝子をクローン化し、二つのヘテロサブユニットの大量発現系を開発した。(3)Bacillus subtilisのヘプタプレニル二リン酸(C_<35>PP)合成酵素遺伝子をクローン化し、大量発現系を構築した。(4)Paracoccus denitrificansのデカプレニル二リン酸(C_<50>PP)合成酵素の遺伝子クローニングを行い、発現系を構築した。(5)上記の各酵素のサブユニットを色々くみ合わせたハイブリッド型酵素を作製し、新奇なプレニルトランスフェラーゼ活性を示す酵素の創製を行った。(5)C_<15>PP合成酵素とC_<35>PP合成酵素とのキメラ体酵素を作製し、新規な触媒機能を有するプレニルトランスフェラーゼを創製した。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (40件)

  • [文献書誌] Koyama,Tanetoshi: "Significance of phe-220 and Gln-221 in the Catalytic Mechanism of Farnesl Diphosphate Synthase of Bacillus stearothermophilus" Biochem.Biophys.Res.Commun.212. 681-686 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koike-Takeshita,Ayumi: "Molecular Cloning and Nucleotide Sequences of the Genes for Heptaprenyl Diphosphate Synthesis" J.Biol.Chem.270. 18396-18400 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Maki,Yuji: "Substrate Specificity of Farnesyl Diphosphate Synthase from Bacillus stearothermophilus" Bioorg.Med.Chem.Lett.5. 1605-1608 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Inoue,Hitoshi: "Properties of Farnesol Phosphokinase of Botryococcus braunii" Phytochemistry. 40. 377-381 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ohnuma,Shin-ichi: "Conversion from Farnesyl Diphosphate Synthase to Geranylgeranyl Diphosphate Synthase by Random Chemical Mutagenesis" J.Biol.Chem.271. 10087-10095 (1996)

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  • [文献書誌] Koyama,Tanetoshi: "Identification of Significant Residues in the Substrate Binding Site of Bacillus stearothermophilus Farnesyl Diphosphate Synthase" Biochemistry. 35. 9533-9538 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koyama,Tanetoshi: "Isopentenyl Diphosphate Isomerase in Rubber Latex" Phytochemistry. 43. 769-772 (1996)

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  • [文献書誌] Yuan-Wei,Zhang: "Two Cistrons of the gerCOperon of Bacillus subtilis Encode the Two Subunits of Heptaprenyl Diphosphate Synthase" J.Bacteriology. 179. 1417-1419 (1997)

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  • [文献書誌] Koike-Takeshita,Ayumi: "Identification of a Novel Gene Cluster Participating in Menaquinone (Vitamin K_2) Biosynthesis.Cloning and sequence Detemination of the 2-Heptapreny1-1,4-naphthoquinone Methyltransferase Gene of B.stearothermophilus" J.Biol.Chem.(in press).

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小倉 協三: "現代化学増刊28、新しい酵素研究法 イソプレノイド生合成酵素の分子機構" 東京化学同人, 57-69 (1995)

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  • [文献書誌] 古山 種俊: "新タンパク質応用工学 バイオサイエンスへの有機化学の寄与" フジテクノシステム, 743-753 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogura,Kyozo: "Dynamic Aspects of Natural Products Chemistry" Kodansha Scientific, 1-23

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koyama,Tanetoshi: "Comprehensive Natural Product Chemistry" Elsevier Science (in press),

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Koyama et al.: "Significance of Phe-220 and Gln-221 in the Catalytic Mechanism of Farnesyl Diphosphate Synthase of Bacillus stearothermophilus" Biochem. Biophys. Res. Commun. 212-2. 681-686 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Koike-Takeshita et al.: "Molecular Cloning and Nucleotide Sequences of the Genes for Heptaprenyl Diphosphate Synthesis" J.Biol. Chem.270-31. 18396-18400 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Maki et al: "Substrate Specificity of Farnesyl Diphosphate Synthase from Bacillus stearothermophilus" Bioorg. Med. Chem. Lett.5-15. 1605-1608 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Inoue et al: "Properties of Farnesol Phosphokinase of Botryococcus" Phytochemistry. 40-2. 377-381 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ohnuma et al.: "Conversion from Farnesyl Diphosphate Synthase to Geranylgeranyl Diphosphate Synthase by Random Chemical Mutagenesis" J.Biol.Chem. 271-17. 10087-10095 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Koyama et al.: "Identification of Significant Residues in the Substrate Binding Site of Bacillus Stearothermophilus Farnesyl Diphosphate Synthase" Biochemistry. 35-29. 9533-9538 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koyama, Tanetoshi et al.: "Isopentenyl Diphosphate Isomerase in Rubber Latex" Phytochemistry. 43-4. 769-772 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogura, Kyozo et al.: "Mechanistic Enzymology and Molecular Genetics of Chain Elongation in Isoprenoid Biosynthesis" Dynamic Aspects of Natural Products Chemistry Kodansha Sientific. 1-23 (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koike-Takeshita, Ayumi et al.: "Identification of a Novel Gene Cluster Participating in Menaquinone (Vitamin K_2) Biosynthesis. Cloning and sequence Determination of the 2-Heptaprenyl 1-1,4-naphtho-quinone Methyltransferase Gene of B.Stearothemophilus" J.Biol. Chem.(in Prsee.).

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yuan-Wei, Zhang et al.: "Two Cistrons of the gerC Operon of Bacillus subtilis Encode the Two Subunits of Heptaprenyl Diphosphate synthase" J.Bacteriology. 179-4. 1417-1419 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Koyama et al.: "Isomerase and Prenyltransferases" Comprehensive Natural Product Chemistry, Elsevier Science, Oxford. Vol.2, Chapter 4(in press.).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura et al.: "Enzymatic Mechanism of Chain Elongation in Isoprenoid Biosynthesis" Chem. Rev. (in press).

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogura, Kyozo et al.: Polyprenyl Diphosphate Synthases, Subcellular Biochemistry Vol.28 Cholesterol : Its Functions and Metabolism in Biology and Medicine. Pleunm Publishing Company, (in press),

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koyama, Tanetoshi: "Identification of Significant Residues in the Substrate Binding Site of Bacillus stearothermophilus Farnesyl Diphosphate Synthase" Biochemistry. 35. 9533-9538 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Ohnuma, Shin-ichi: "Conversion from Famesyl Diphosphate to Geranylgeranyl Diphosphate Synthase by Random Chemical Mutagenesis" J. Biol. Chem.271. 10087-10095 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Koyama, Tanetoshi: "Isopentenyl Diphosphate Isomerase in Rubber Latex" Phytochemistry. 43. 769-772 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Yuan-Wei, Zhang: "Two Cistrons of the gerC Operon of Bacillus subtilis Eneode the Two Subunits of Heptaprenyl Diphosphate Synthase" J. Bacteriology. (in press.)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Koike-Takeshita, Ayumi: "Identification of a Novel Gene Cluster Participating in Menaquinone (Vitamin K_2) Biosynthesis. Cloning and sequence Determination of the 2-Heptaprenyl-1, 4-naphthoquinone Methyltransferase Gene of B. stearothemophilus" J. Biol. Chem.(in press.).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Koyama, Tanetoshi: "Comprehensive Natural Product Chemistry" Elsevier Science (in press.),

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Ogura, Kyozo: "Dynamic Aspects of Natural Products Chemistry" Kodansha Scientific, 1-23 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Koyama, Tanetoshi: "Significance of Phe-220 and Gln-221 in the Catalytic Mechanism of Farnesyl Diphosphate Synthase of Bacillus stearothermophilus" Biochem. Biophys. Res. Commum.212. 681-686 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Koike-Takeshita, Ayumi: "Molecular Cloning and Nucleotide Sequences of the Genes for Two Essential Proteins Constituting a Novel Enzyme System for Heptaprenyl Diphosphate Synthesis" J.Biol. Chem.270. 18396-18400 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Maki, Yuji: "Substrate Specificity of Famesyl Diphosphate Synthase from Bacillus stearothermophilus" Bioorg. Med. Chem.Ltt.5. 1605-1608 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Inoue, Hitoshi: "Properties of Famesol Phosphokinase of Botryococcus braunii" Phytochemistry. 40. 377-381 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Ohnuma, Shin-ichi: "Conversion from Famesyl Diphosphate Synthase to Geranylgeranyl Diphosphate Synthase by Random Chemical Mutagenesis." J. Biol. Chem.(in press). 271 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉,協三: "新しい酵素研究法6:イソプレノイド生合成酵素の分子機構" 東京化学同人(株), 13 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 古山,種俊: "新タンパク質応用工学 バイオサイエンスへの有機化学の寄与" フジテクノシステムズ(株), 11 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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