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食糧関連タンパク質・酵素の機能解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04909
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 応用生物化学
研究機関京都大学

研究代表者

三上 文三  京都大学, 農学研究科, 教授 (40135611)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード構造生物学 / タンパク質工学 / 酵素工学 / X線結晶構造解析 / アミラーゼ / プルラナーゼ / プロテイングルタミナーゼ / 糖質関連酵素 / 食糧関連酵素・タンパク質 / トランスグルタミナーゼ / 糖転移酵素 / x線結晶構造解析 / 食糧関連酵素の構造生物学 / 食糧関連酵素のタンパク質工学 / 食糧関連酵素のX線結晶構造解析 / タンパク質結晶構造解析
研究成果の概要

タンパク質の機能はタンパク質の構造変化によって発揮される。タンパク質の構造変化を研究する手段としてはX線結晶構造解析が有効であるが、構造変化を見るためには対象部位の構造変化が観察できる結晶を選択し、pHや基質アナログの濃度等の変化による構造変化を定量的に捉える必要がある。このためには凍結法のみならずキャピラリーを用いた非凍結法を用いる必要がある。本研究では食糧関連酵素としてβ-アミラーゼ、プルラナーゼ、プロテイングルタミナーゼ等を取り上げ、変異体を用いて基質アナログの濃度変化とpH変化に伴う酵素の構造変化を定量的に捉えることにより、これらの酵素の新たな機能の解明を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今までに数多くのタンパク質や酵素の構造がX線結晶構造解析によって決定されているが、その働きを理解するためには、実際にタンパク質や酵素が働くところ、つまりタンパク質の構造変化を正しく捕らえる必要がある。本研究では、凍結法のみならず非凍結状態での構造解析を行うことによって食品加工に関連する酵素(β-アミラーゼ、プルラナーゼおよびプロテイングルタミナーゼ)の今まで知られていなかった機能を明らかにすることができた。酵素の働きを正しく理解することによって、より優れた酵素の設計が可能になる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] China Agricultural University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure of a serine-type glutathione S-transferase of Ceriporiopsis subvermispora and identification of the enzymatically important non-canonical residues by functional mutagenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Wan Osman Wan Hasnidah、Mikami Bunzo、Saka Naoki、Kondo Keiko、Nagata Takashi、Katahira Masato
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 510 号: 1 ページ: 177-183

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.01.076

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The microenvironment surrounding FAD mediates its conversion to 8-formyl-FAD in Aspergillus oryzae RIB40 formate oxidase.2019

    • 著者名/発表者名
      Doubayashi D, Oki M, Mikami B, Uchida H.
    • 雑誌名

      J Biochem.

      巻: 印刷中 号: 1 ページ: 67-75

    • DOI

      10.1093/jb/mvz009

    • NAID

      40021952190

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of key residues for activities of atypical glutathione S-transferase of Ceriporiopsis subvermispora, a selective degrader of lignin in woody biomass, by crystallography and functional mutagenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Osman Wan Hasnidah Wan、Mikami Bunzo、Saka Naoki、Kondo Keiko、Lin Meng-I、Nagata Takashi、Katahira Masato
    • 雑誌名

      International Journal of Biological Macromolecules

      巻: 132 ページ: 222-229

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2019.03.199

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-resolution crystal structures of the glycoside hydrolase family 45 endoglucanase EG27II from the snail Ampullaria crossean.2019

    • 著者名/発表者名
      Nomura T, Iwase H, Saka N, Takahashi N, Mikami B, Mizutani K.
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr D Struct Biol.

      巻: 75 号: 4 ページ: 426-436

    • DOI

      10.1107/s2059798319003000

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidation of the mechanism of interaction between Klebsiella pneumoniae pullulanase and cyclodextrin.2018

    • 著者名/発表者名
      Saka N, Iwamoto H, Malle D, Takahashi N, Mizutani K, Mikami B
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr D Struct Biol.

      巻: 74 号: 11 ページ: 1115-1123

    • DOI

      10.1107/s2059798318014523

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural and thermodynamic characterization of endo-1,3-β-glucanase: Insights into the substrate recognition mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      M. Oda, S. Inaba, N. Kamiya, G.-J. Bekker, B. Mikami
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics

      巻: 1866 号: 3 ページ: 415-425

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2017.12.004

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of an aldehyde oxidase from Methylobacillus sp. KY44002018

    • 著者名/発表者名
      Uchida H., Mikami B., Yamane-Tanabe A., Ito A., Hirano K., Oki M.
    • 雑誌名

      J. Biochem.

      巻: 163 号: 4 ページ: 321-328

    • DOI

      10.1093/jb/mvy004

    • NAID

      40021524060

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alternative substrate-bound conformation of bacterial solute-binding protein involved in the import of mammalian host glycosaminoglycans2017

    • 著者名/発表者名
      Oiki Sayoko、Kamochi Reiko、Mikami Bunzo、Murata Kousaku、Hashimoto Wataru
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 17005-17005

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16801-8

    • NAID

      120006369452

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of the Tyr270 residue in 2-methyl-3-hydroxypyridine-5-carboxylic acid oxygenase from Mesorhizobium loti.2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi J., Yoshida H., Yagi T., Kamitori S., Hayashi H., Mizutani K., Takahashi N., Mikami B.
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 123 号: 2 ページ: 154-162

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.07.022

    • NAID

      40021112404

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conformational change in the active site of Streptococcal unsaturated glucuronyl hydrolase through site-directed mutagenesis at Asp-1152016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakamichi, Sayoko Oiki, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto
    • 雑誌名

      The Protein Journal

      巻: 35 号: 4 ページ: 300-309

    • DOI

      10.1007/s10930-016-9673-y

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] "Silent" Amino Acid Residues at Key Subunit Interfaces Regulate the Geometry of Protein Nanocages.2016

    • 著者名/発表者名
      Zhang S., Zang J., Zhang X., Chen H., Mikami B., Zhao G.
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 10 号: 11 ページ: 10382-10388

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b06235

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 結晶構造解析によるアミラーゼの 反応機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      三上 文三、坂 直樹、森 湖太郎、水谷 公彦、 高橋 延行
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会(東京)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌の金属輸送に関るEfeUOB系構成アルギン酸結合タンパク質のレアメタル結合性2019

    • 著者名/発表者名
      奥村憲史、三上文三、橋本 渉、村田幸作
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会(東京)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] pH dependent conformational changes of β-amylase/glucose complex crystal measured at room temperature.2018

    • 著者名/発表者名
      Bunzo Mikami, Xueni Hou, Kotaro Mori, Motoyasu Adachi, Youna Kang, Kimihiko Mizutani and Nobuyuki Takahashi
    • 学会等名
      31st European Crystallographic Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] cis-ヒノキレジノール合成酵素による酵素反応の分子機構解明に向けたβサブユニットの X線結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      東 篤志、坂 直樹、鈴木 史朗、山村 正臣、三上 文三、梅澤 俊明
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非凍結結晶を用いたβーアミラーゼ(E380A)と基質との複合体のpH変化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      三上文三、安達基泰、姜 有那、水谷公彦、高橋延行
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会(名古屋)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Klebsiella pneumoniae pullulanase とcyclodextrinとの相互作用様式の解明2018

    • 著者名/発表者名
      坂 直樹、田中啓一郎、山野小波、水谷公彦、高橋延行、岩本博行、三上文三
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会(名古屋)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] X線結晶構造解析と部位特異的変異に基づくプロテイングルタミナーゼの機能解明2018

    • 著者名/発表者名
      田中智紀、高橋延行、水谷公彦、山口庄太郎、三上文三
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部例会(第502回講演会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非凍結結晶を用いたβ‐アミラーゼ/基質複合体のpHによる構造変化の解析2017

    • 著者名/発表者名
      三上文三、河村和広。安達基泰、姜有那、水谷公彦、高橋延行
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 貝類由来セルラーゼEG27IIのX線結晶構造解析および機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      野村泰介、水谷公彦、岩瀬久夢、高橋延行、三上文三
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] pH Dependent conformational change of bound maltose observed in the crystal of β-amylase at room temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Bunzo Mikami, Youna Kang, Kimihiko Mizutani, Nobuyuki Takahashi
    • 学会等名
      30th Meeting of the European Crystallographic Association
    • 発表場所
      Basel, Switzerland
    • 年月日
      2016-08-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 京都大学農学研究科応用生命科学専攻応用構造生物学分野

    • URL

      http://www.structure.kais.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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