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βガラクトシドのプレバイオティクス機能解明にむけたβガラクトシダーゼの構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 15F15091
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 応用生物化学
研究機関東京大学

研究代表者

伏信 進矢  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00302589)

研究分担者 VIBORG ALEXANDER  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-07-29 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード腸内細菌 / 構造生物学 / 酵素学
研究実績の概要

ビフィズス菌やラクトバチルス属細菌など、ヒトの健康に寄与する腸内細菌が持つ糖質分解酵素のうち、ファミリー42に属する酵素は主にβ-ガラクトシダーゼに属するが、その中には、ラクトース(乳糖)だけでなく、ヒトの母乳にのみ含まれる複雑なオリゴ糖、食品中の植物繊維(細胞壁)に含まれるアラビノガラクタン、朝鮮人参に含まれる特殊な糖鎖など、様々な糖質を分解するものが含まれている。本研究では、これらの酵素のX線結晶構造解析を行い、その分子機構を明らかにしていくことを目的とする。BlBal42B、Bga42C、LaGal42B、LaGal42A、BlArap42Bの5種類のファミリー42酵素らの大腸菌における大量発現系および精製系を構築し、結晶構造解析を行なった。そのうち、BlArap42BがGH42では初めてのα-L-アラビノピラノシダーゼであることを発見した。BlArap42のpNP-α-L-アラビノピラノシドに対する動力学的パラメータを決定し、そのKmが約5 mMであることを明らかにした。またpNP-β-D-ガラクトピラノシドに対する活性はその0.15%程度であり、高い基質特異性が示された。天然(植物)に存在するα-L-アラビノピラノシド含有基質であるペオノリドを分解することも明らかにした。さらにBlArap42Bの結晶化に成功し、分解能2.03A(オングストローム)で基質フリー状態の結晶構造を決定した。また、ペオノリドとの複合体構造をドッキング解析により得た。通常のファミリー42β-ガラクトシダーゼと活性中心の構造を比較した。その結果、本酵素の特殊な基質特異性の鍵となる2つのトリプトファン残基を特定し、変異体を作成した後、その動力学的パラメータを決定し、野生型酵素と比較した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] デンマーク工科大学/コペンハーゲン大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] デンマーク工科大学/コペンハーゲン大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Diversity in &#x3b2;-galactosidase Specificities within <i>Bifidobacterium</i>: Towards an Understanding of &#x3b2;-Galactoside Metabolism in the Gut Niche2015

    • 著者名/発表者名
      A. H. Viborg
    • 雑誌名

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      巻: 27 号: 156 ページ: E9-E12

    • DOI

      10.4052/tigg.1436.4E

    • NAID

      130005089109

    • ISSN
      0915-7352, 1883-2113
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Diversity in β-galactosidase specificities within Bifidobacterium: toward and understanding of β-galactoside metabolism in the gut niche2015

    • 著者名/発表者名
      A. H. Viborg, M. A. Hachem, T. Katayama, L. Lo Leggio, M. Kitaoka, S. Fushinobu, B. Svensson
    • 学会等名
      11th Carbohydrate Bioengineering Meeting
    • 発表場所
      Espoo, Finland
    • 年月日
      2015-05-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Research tools by Alexander Holm Viborg

    • URL

      http://research.ahv.dk

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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