種子貯蔵タンパク質の分子レベルにおける構造・加工特性相関に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15380092
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 食品科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 内海 成 京都大学, 農学研究科, 教授 (40111976)
• 研究分担者: 丸山 伸之 京都大学, 農学研究科, 助手 (90303908) ; 安達 基泰 京都大学, 農学研究科, 助手 (60293958)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 15,000千円 (直接経費: 15,000千円); 2005年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2004年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2003年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
• キーワード: 種子貯蔵タンパク質 / 7Sグロブリン / 11Sグロブリン / 加工特性 / 結晶構造解析 / 構造・加工特性相関 / 結晶化 / 豆科種子 / 種子タンパク質 / 溶解性 / 乳化性 / X線結晶構造解析

研究概要

穀類を除く多くの種子が、ダイズと同様に、7Sと11Sグロブリンを主要タンパク質として含有している。これらのアミノ酸配列の同一性は、35-80%ほどであるので、作物によっては、ダイズのものと異なる特性をもつものがある可能性が高い。そこで、種々の作物種子の7Sと11Sを精製し、それらの特性と立体構造を解析し、構造・加工特性相関の解明にアプローチした。
1.各種作物種子タンパク質の特性:エンドウ、ソラマメ、アズキ、インゲンマメ、カボチャ、バンバラマメの7Sおよび/あるいは11Sを精製し、その特性を比較した。各種子の7S,11Sが特徴的な性質を示したが、中でも、インゲンマメ7Sの低イオン強度下における溶解性および乳化性が格段に優れていること、バンバラマメ11Sの熱安定性が極めて低いことを見い出した。
2.各種作物種子タンパク質の組換え型と天然型の特性比較:アズキ、インゲンマメの7Sとエンドウ、カボチャの11SのcDNA大腸菌発現系を構築し、各組換え型を調製して特性を天然型のものと比較した。その結果、7Sの糖鎖は、低イオン強度化における溶解性を高めることを見い出した。また、エンドウ、カボチャのプロ11Sとも、成熟型になることによって大きく特性が変わることを確認した。
3.各種作物種子タンパク質の結晶化と構造解析:大腸菌発現系を利用して調製したダイズプロ11SA2Bla,カボチャプロ11S、エンドウプロ11S、アズキ7Sの結晶化を試み、エンドウプロ11S以外について良質の結晶を得た。SPring-8でデータを収集して解析した結果、全てについて立体構造を決定することに成功した。
4.分子レベルにおける構造・加工特性相関:溶解性と構造との相関として、分子表面における静電ポテンシャルの分布の仕方が大きく関わることを見い出した。その他の相関については検討中である。

研究成果

• [雑誌論文] Structure-function relationship of soybean proglycinins at subunit level. (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Prak
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 53 ページ: 3650-3657
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular analysis and physicochemical properties of electrophoretic variants of wild soybean Glycine soja storage proteins. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Fukuda
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 53 ページ: 3658-3665
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Evaluation of solubility and emulsifying property of soybean proglycinin and rapeseed procruciferin in relation to structure by protein engineering. (2005)
  • 著者名/発表者名: M.R.G.Tandang
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 53 ページ: 8736-8744
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 豆科種子貯蔵タンパク質の構造・加工特性相関 (2005)
  • 著者名/発表者名: 福田 貴子
  • 雑誌名: FFIジャーナル 210 ページ: 1039-1047
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure-function relationship of soybean proglycinins at subunit level. (2005)
  • 著者名/発表者名: Prak, K., Nakatani, K., Katsube-Tanaka, T., Adachi, M., Murayama, N., Utsumi, S.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 53 ページ: 3650-3657
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular analysis and physicochemical properties of electrophoretic variants of wild soybean Glycine sofa storage proteins. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, T., Maruyama, N., Kanazawa, A., Abe, J., Shimamoto, Y., Hiemori, M., Tsuji, H., Tanisaka, T., Utusmi, S.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 53 ページ: 3658-3665
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evaluation of solubility and emulsifying property of soybean proglycinin and rapeseed procruciferin in relation to structure by protein engineering. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tandang, M.R.G., Atsuta, N., Adachi, M., Maruyama, N., UtsumiI, S.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 53 ページ: 8736-8744
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure-function relationship of soybean proglycinins at subunit level (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Prak
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 53 ページ: 3650-3657
• [雑誌論文] Molecular analysis and physicochemical properties of electrophoretic variants of wild soybean Glycine soja storage proteins. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Fukuda
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 53 ページ: 3658-3665
• [雑誌論文] Evaluation of solubility and emulsifying property of soybean proglycinin and rapeseed procruciferin in relation to structure by protein engineering. (2005)
  • 著者名/発表者名: M.R.G.Tandang
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 53 ページ: 8736-8744
• [雑誌論文] 豆科種子貯蔵タンパク質の構造・加工特性相関 (2005)
  • 著者名/発表者名: 福田 貴子
  • 雑誌名: FFIジャ-ナル 210 ページ: 1039-1047
• [雑誌論文] Cloning and expression of rapeseed procruciferin in Escherichia coli and crystallization of the purified recombinant protein (2004)
  • 著者名/発表者名: M.R.G.Tandang
  • 雑誌名: Biotechnol. Lett. 26 ページ: 385-391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 8S globulin of mungbean [Vigna radiata(L.)Wilczek] : Cloning and characterization of its cDNA isoforms, expression in Escherichiacoli, purification, and crystallization of the major recombinant 8S isoform. (2004)
  • 著者名/発表者名: A.E.N.Bernardo
  • 雑誌名: J. Agiric. Food Chem 52 ページ: 2552-2560
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Gelling properties of soybean β-conglycinin having different subunit compositions. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.S.Mohamad Ramlan
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 68 ページ: 1091-1096
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The effects of designed sulfhydryl groups and disulfide bonds into soybean proglycinin on its structural stability and heat-induced gelation. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Adachi
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 52 ページ: 5717-5723
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The effects of protein engineering of repeseed procrucifer in on its physicochemical and functional properties. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.R.G.Tandang
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 52 ページ: 6810-6817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure-physicochemical function relationships of soybean glycinin at subunit level assessed by using mutant lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Maruyama
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 52 ページ: 8197-8201
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure of the core region of the soybean β-conglycinin α'subunit (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Maruyama
  • 雑誌名: Acta Crystallographica D60 ページ: 289-297
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cloning and expression of rapeseed procruciferin in Escherichia coli and crystallization of the purified recombinant protein. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tandang, M.R.G., Adachi, M., Utsumi, S.
  • 雑誌名: Biotechnol.Lett. 26 ページ: 385-391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 8S globulin of mungbean [Vigna radiata (L.) Wilczek] : Cloning and characterization of its cDNA isoforms, expression in Escherichia coli, purification, and crystallization of the major recombinant 8S isoform. (2004)
  • 著者名/発表者名: Bernardo, A.E.N., Garcia, R.N., Adachi, M, Angeles, J.G.C., Kaga, A., Ishimoto, M., Utsumi, S., Tecson-Mendoza, E.M.
  • 雑誌名: J.Agiric.Food Chem. 52 ページ: 2552-2560
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Gelling properties of soybean β-conglycinin having different subunit compositions. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mohamad Ramlan M.S., Maruyama, N., Takahashi, K., Yagisaki, K., Higasa, T., Matsumura, Y., Utsumi, S.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Bioc 68 ページ: 1091-1096
  • NAID: 10013144780
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The effects of designed sulfhydryl groups and disulfide bonds into soybean proglycinin on its structural stability and heat-induced gelation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Adachi, M., Ho, C., Utsumi, S.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 52 ページ: 5717-5723
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The effects of protein engineering of rapeseed procruciferin on its physicochemical and functional properties. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tandang, M.R.G., Adashi, M., Inui, N., Maruyama, N., Utsumi, S.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 52 ページ: 6810-6817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure-physicochemical function relationships of soybean glycinin at subunit level assessed by using mutant lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, N., Prak, K., Motoyama, S., Choi, S.K., Yagasaki, K., Ishimoto, M., Utsumi, S.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 52 ページ: 8197-8201
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure of the core region of the soybean β-conglycinin α' subunit. (2004)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, Y., Maruyama, N., Mikami, B., Utsumi, S.
  • 雑誌名: Acta Cryst. D60 ページ: 289-297
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cloning and expression of rapeseed procruciferin in Escherichia coli and crystallization of the purified recombinant protein. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.R.G.Tandang
  • 雑誌名: Biotechnol.Lett. 26 ページ: 385-391
• [雑誌論文] 8S globulin of mungbean [Vigna radiata (L.) Wilczek] : Cloning and characterization of its cDNA isoforms, expression in Escherichia coli, purification, and crystallization of the major recombinant 8S isoform. (2004)
  • 著者名/発表者名: A.E.N.Bernardo
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 52 ページ: 2552-2560
• [雑誌論文] Gelling properties of soybean β-conglycinin having different subunit compositions. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.S.Mohamad Ramlan
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 68 ページ: 1091-1096
• [雑誌論文] The effects of designed sulfhydryl groups and disulfide bonds into soybean proglycinin on its structural stability and heat-induced gelation. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Adachi
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 52 ページ: 5717-5723
• [雑誌論文] The effects of protein engineering of repeseed procruciferin on its physicochemical and functional properties. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.R.G.Tandang
  • 雑誌名: J.Agiric.Food Chem. 52 ページ: 6810-6817
• [雑誌論文] Structure-physicochemical function relationships of soybean glycinin at subunit level assessed by using mutant lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Maruyama
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 52 ページ: 8197-8201
• [雑誌論文] Molecular and structural analysis of electrophoretic variants of soybean seed storage proteins (2003)
  • 著者名/発表者名: N.Maruyama
  • 雑誌名: Phytochemistry 64 ページ: 701-708
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Crystal structure of soybean IIS globulin : Glycinin A3B4 homohexamer (2003)
  • 著者名/発表者名: M.Adachi
  • 雑誌名: Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America 100 ページ: 7395-7400
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Crystal structure and structural stabilities of the disulfide-deficient soybean proglycinin mutants C12G and C88S (2003)
  • 著者名/発表者名: M.Adachi
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 51 ページ: 4633-4639
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular and structural analysis of electrophoretic variants of soybean seed storage proteins. (2003)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, N., Fukuda, T., Saka, S., Inui, N., Kotoh, J., Miyagawa, M., Hayashi, M., Sawada, M., Moriyama, T., Utsumi, S.
  • 雑誌名: Phytochemistry 64 ページ: 701-708
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystal structure of soybean 11S globulin : Glycinin A3B4 homohexamer. (2003)
  • 著者名/発表者名: Adachi, M., Kanamori, J., Masuda, T., Yagisaki, K., Kitamura, K., Mikami, B., Utsumi, S.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100 ページ: 7395-7400
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystal structures and structural stabilities of the disulfide-deficient soybean proglycinin mutants C12G and C88S. (2003)
  • 著者名/発表者名: Adachi, M., Okuda, E., Kaneda, Y., Hadhimoto, A., Shutov, A.D., Becker, C., Muntz, K., Utsumi, S.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 51 ページ: 4633-4639
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yukie Maruyama: "Structure of the core region of the soybean β-conglycinin α' subunit"Acta Crystallographica. D60. 289-297 (2004)
• [文献書誌] Nobuyuki Maruyama: "Molecular and structural analysis of electrophoretic variants of soybean seed storage proteins"Phytochemistry. 64. 701-708 (2003)
• [文献書誌] Motoyasu Adachi: "Crystal structure of soybean 11S globulin : Glycinin A3B4 homnohexamer"Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100. 7395-7400 (2003)
• [文献書誌] Motoyasu Adachi: "Crystal structures and structural stabilities of the disulfide-deficient soybean proglycinin mutants C12G and C88S"Journal of Agricultural and Food Chemistry. 51. 4633-4639 (2003)