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新規GalNAc特異的グリコシダーゼの立体構造に基づくオリゴ糖の合成と機能性開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16J03683
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用生物化学
研究機関東京大学

研究代表者

佐藤 真与 (2016-2017)  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

特別研究員 佐藤 真与 (2018)  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードビフィズス菌 / X線結晶構造解析 / 糖代謝酵素 / 糖質関連酵素 / X戦結晶構造解析 / 腸内細菌 / 構造生物学 / 酵素学
研究実績の概要

GalTBlについては、前年度までで大まかな全体構造は得られていたが、活性中心に関しては不明瞭な電子密度のデータしか得られていなかった。様々な結晶化条件を検討し、基質の1つであるUDP-ガラクトースの存在の下で結晶化を行った結晶のデータセットの取得に成功した。糖の電子密度は不明瞭であったが、UDPのαリン酸に関しては比較的強い電子密度が見られた。この構造により、酵素の基質認識に関する示唆が得られた。これを元に、周囲の残基のAla変異体を12種作製した。これらについて活性測定を行い、ほぼ全ての変異体で活性が著しく低下したことにより、これらの残基が触媒反応に関わっている可能性が極めて高いことが示された。さらに野生型GalTBlについて、酵素学的パラメータを算出した。Gal1Pに対するKmが2.56 mMであるのに対し、GalNAc1Pに対するKmが0.0492 mMと、約50倍高い親和性を示すことが分かった。この結果は、GalTBlがGalNAc1Pを基質とするように適応していることを示しており、N-アセチル基およびその認識が同種のGalTを保有するビフィズス菌の資化において非常に重要であることを示すものとなった。

SiaBb3のβ-GalNAcaseドメインに関しては結晶化が難しく、結晶を形成する条件を見出すことはできなかった。Sialidaseドメインに関しては結晶化に成功し、2.5 A程度の分解能を示すデータセットの取得に成功した。しかし、分子置換によっては構造決定は難しく、位相決定が必要なことが明らかになった。今後引き継がれて構造決定に至ることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] 西オーストラリア大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] The First Crystal Structure of a Family 129 Glycoside Hydrolase from a Probiotic Bacterium Reveals Critical Residues and Metal Co-factors2017

    • 著者名/発表者名
      Mayo Sato, Dorothee Liebschner, Yusuke Yamada, Naohiro Matsugaki, Takatoshi Arakawa, Siobhan S. Wills, Mitchell Hattie, Keith A. Stubbs, Tasuku Ito, Toshiya Senda, Hisashi Ashida and Shinya Fushinobu
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 292 号: 29 ページ: 12126-12138

    • DOI

      10.1074/jbc.m117.777391

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] α-N-アセチルガラクトサミニダーゼの金属結合サイトと阻害剤を用いた解析2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤真与、Dorothee Liebschner、山田悠介、松垣直宏、千田俊哉、荒川孝俊、芦田久、伏信進矢
    • 学会等名
      農芸化学会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府 京都市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ビフィズス菌由来N-アセチルヘキソサミン 1-キナーゼの立体構造とオリゴ糖合成に向けた改変2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤真与、荒川孝俊、西本完、北岡本光、伏信進矢
    • 学会等名
      平成29年度酪農科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structure of glycoside hydrolase family 129 α-N-acetylgalactosaminidase from Bifidobacterium bifidum2017

    • 著者名/発表者名
      Mayo Sato, Dorothee Liebschner, Yusuke Yamada, Naohiro Matsugaki, Takatoshi Arakawa, Toshiya Senda, Hisashi Ashida, and Shinya Fushinobu
    • 学会等名
      12th Carbohydrate Bioengineering Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GH129ファミリーα-N-アセチルガラクトサミニダーゼのX線結晶構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤真与、Dorothee Liebschner、荒川孝俊、山田悠介、千田俊哉、芦田久、伏信進矢
    • 学会等名
      応用糖質科学会
    • 発表場所
      学校法人福山大学宮地茂記念館(広島県 福山市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-12-25  

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