アミノ酸水酸化酵素の効率的探索技術の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 18360401
• 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: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 木野 邦器 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60318764)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 13,160千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 1,560千円); 2008年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2007年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2006年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
• キーワード: 生体触媒工学 / 生物機能工学 / バイオ生産プロセス / 微生物ゲノム / ゲノム工学 / 酵素利用学 / 水酸化酵素 / 酸化還元酵素

研究概要

医薬品として有用な化合物である4-ヒドロキシL-イソロイシン(2型糖尿病治療薬)、5-ヒドロキシ-L-トリプトファン(抗精神病薬)、cis-4-ヒドロキシ-L-プロリン(抗腫瘍剤)の工業的生産に応用可能な新規アミノ酸水酸化酵素の探索をおこなった。微生物ゲノム情報を活用して水酸化酵素発現ライブラリーを構築し、質量分析器および呈色反応を利用して効率的にアミノ酸水酸化活性を評価した。その結果、多様なアミノ酸水酸化酵素の取得に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Enhancement of L-tryptophan 5-hydroxylation activity by structure-based modification of L-phenylalanine 4-hydroxylase from Chromobacteruim violaceum (2009)
  • 著者名/発表者名: Kuniki Kino, Ryorato Hara, Ai Nozawa
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng.,in press DOI:10.1016/j.jbiosc ページ: 0-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of novel 2-oxoglutarate dependent dioxygenases converting L-proline to cis-4-hydroxy-L-proline (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryotaro Hara, Kuniki Kino
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 379(4) ページ: 882-886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Novel 2-Oxoglutarate Dependent Dioxygenases Converting L-proline to cis-4-hydroxy-L-proline (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Hara, K. Kino
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 379 ページ: 882-886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of L-Tryptophan 5-Hydroxylation Activity by Structure-Based Modification of L-Phenylalanine 4-Hydroxylase from Chromobacterium violaceum (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kino, R. Hara, l. Nozawa
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. (In press)
  • NAID: 10025502660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of orphan monooxygenases by rapid substrate screening using FT-ICR mass spectrometry (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Furuya, Tatsunari Nishi, Daisuke Shibata, Hideyuki Suzuki, Daisaku Ohta, Kuniki Kino
  • 雑誌名: Chem. Biol. 15(6) ページ: 563-572
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Orfan Monooxygenases by Rapid Substrate Screening Using FT-ICR Mass Spectrometry (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Furuya, T. Nishi, D. Shibata, H. Suzuki, D. Ohta, K. Kino
  • 雑誌名: Chemistry & Biology 15 ページ: 563-572
  • 査読あり
• [学会発表] 新規なL-プロリンcis-4-水酸化酵素遺伝子の活性発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原良太郎, 木野邦器
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 新規なL-プロリンcis-4-水酸化酵素遺伝子の活性発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原良太郎、木野邦器
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Production of cis-4-Hydroxy-L-Proline Using Escherichia coli Cells Expressing Novel L-Proline cis-4-Hydroxylase Gene (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Hara, N. Okamoto, K. Kino
  • 学会等名: Biotrans2009
  • 発表場所: Berne, Switzerland
• [学会発表] Chromobaoterium violaceum由来L-Phenylalanine HydroxylaseのL-Tryptophan水酸化活性向上 (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Hara, A. Nozawa, K. Kino
  • 学会等名: 酵素工学研究会30周年記念シンポジウム
  • 発表場所: かずさ(千葉)
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] FT-ICR/MSを利用した機能未知酵素の基質探索 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Furuya, D. Shibata, K. Kino
  • 学会等名: 酵素工学研究会30周年記念シンポジウム
  • 発表場所: かずさ(千葉)
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] FT-ICR MSを利用した酵素機能の高速解析法の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 木野邦器
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 東北学院大学(仙台)
  • 年月日: 2008-08-27
• [学会発表] 部位特異的変異導入によるL-フェニルアラニン水酸化酵素の基質特異性改変 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原良太郎, 野澤あい, 木野邦器
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 東北学院大学(仙台)
  • 年月日: 2008-08-27
• [学会発表] 改変型L-phenylalanine hydroxylaseによる5-hydroxy-L-tryptophanの合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野澤 あい, 原 良太郎, 桐村 光太郎, 木野 邦器
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 名城大学(名古屋)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] Chromobacterium violaceum由来L-phenylalanine hydroxylaseのL-tryptophan水酸化活性向上 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原良太郎、野澤あい、木野邦器
  • 学会等名: 酵素工学研究会30周年記念シンポジウム、講演要旨集p.36
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] Characterization of P450 monooxygenases by rapid substrate screening using FT-ICR mass spectrometry (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Furuya, Daisuke Shibata, Kuniki Kino
  • 学会等名: 13th International Biotechnology Symposium and Exhibition, IBS2008, 136,
  • 発表場所: Dalian (China)
• [学会発表] Modification of L-tryptophan hydroxylation activity of L-phenylalanine hydroxylase from Chromobacterium violaceum (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryotaro Hara, Ai Nozawa, Kuniki Kino
  • 学会等名: 4thInternational Congress on Biocatalysis, abstract p.107
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
• [学会発表] 部位特異的変異導入によるL-フェニルアラニン水酸化酵素の基質特異性改変 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原良太郎、野澤あい、木野邦器
  • 学会等名: 日本生物工学会、講演要旨集p.160
  • 発表場所: 宮城
• [学会発表] 改変型L-phenylalanineによる5-hydroxy-L-tryptophanの合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野澤あい、原良太郎、木野邦器
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会、講演要旨集p.23
  • 発表場所: 愛知
• [学会発表] Modification of L-Tryptophan Hydroxylation Activity of L-Phenylalanine Hydroxylase from Chromobacterium violaceum (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Hara, A. Nozawa, K. Kino
  • 学会等名: 4th International Congress on Biocatalysis
  • 発表場所: Hamburg, Germany
• [学会発表] Characterization of P450 monooxigenases by rapid substrate screening using FT-ICR mass speotrometry (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Furuya, D. Shibata, K. Kino
  • 学会等名: 13th International Biotechnology Symposium & Exihibition IBS2008
  • 発表場所: Dalian, China
• [学会発表] フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析装置を利用した酸化酵素の効率的基質探索法の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 古屋俊樹、柴田大輔、木野邦器
  • 学会等名: 酵素工学研究会第58回講演会,講演要旨集 p.77
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] FT-ICR MSを利用した酸化酵素の効率的基質探索法の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 古屋俊樹、柴田大輔、木野邦器
  • 学会等名: 日本化学会 第10回バイオテクノロジー部会シンポジウム:化学と生命科学の融合、講演要旨集p.80
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] A simple and rapid method for hunting substrates of monooxygenases using fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Furuya, Daisuke Shibata, Kuniki Kino
  • 学会等名: 8th International Symposium on Biocatalysis and Biotransformations, Abstract p.123
  • 発表場所: Oviedo (Spain)
• [学会発表] FT-ICR MS を利用した酸化酵素活性の一斉スクリーニング法の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 古屋俊樹、柴田大輔、木野邦器
  • 学会等名: 日本生物工学会、講演要旨集 p.113
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] A high-throughput screening method for monooxygenase activity by use of fourier transform ion cyclotron mass spectrometry (2006)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Furuya, Daisuke Shibata, Kuniki Kino
  • 学会等名: 3rd International Congress on Biocatalysis, Abstract P017, p. 50
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
• [図書] 特集 キラルテクノロジーの新しい展開:アミノ酸水酸化酵素の開発と応用、ファインケミカル (2009)
  • 著者名/発表者名: 木野邦器(分担執筆)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] ファインケミカル : 特集キラルテクノロジーの新しい展開「アミノ酸水酸化酵素の開発と応用」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 木野邦器
  • 総ページ数: 101
  • 出版者: シーェムシー出版
• [図書] 特集 化学品量産プロセスを志向する酵素研究:ゲノム情報を利用した新しいバイプロセス開発、バイオインダストリー (2008)
  • 著者名/発表者名: 木野邦器(分担執筆)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] メタボロミクスの先端技術と応用 第21章 メタボロミクスとゲノム情報を活用した有用酵素の探索 (2008)
  • 著者名/発表者名: 木野邦器、共著(分担執筆)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] メタボロミクスの先端技術と応用第21章メタボロミクスとゲノム情報を活用した有用酵素の探索 (2007)
  • 著者名/発表者名: 木野 邦器、古屋 俊樹(分担執筆)
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: シーエムシー出版:大阪
• [産業財産権] シス-4-ヒドロキシ-L-プロリンの製造方法 (2009)
  • 発明者名: 木野邦器、原良太郎
  • 権利者名: 木野邦器、原良太郎
  • 出願年月日: 2009-05-12
• [産業財産権] L-及びD-脂肪族アミノ酸水酸化物の製造方法 (2008)
  • 発明者名: 木野邦器、原良太郎
  • 権利者名: 木野邦器、原良太郎
  • 出願年月日: 2008-10-22
• [産業財産権] シス-4-ヒドロキシ-L-プロリンの製造方法 (2008)
  • 発明者名: 木野邦器、原良太郎
  • 権利者名: 木野邦器、原良太郎
  • 出願年月日: 2008-05-12
• [産業財産権] シスー4-ヒドロキシーL-プロリン製造方法 (2008)
  • 発明者名: 木野邦器, 原良太郎
  • 権利者名: 学校法人早稲田大学
  • 産業財産権番号: 2008-125213
  • 出願年月日: 2008-05-12
  • 外国
• [産業財産権] L-及びD-脂肪族アミノ酸水酸化物の製造方法 (2008)
  • 発明者名: 木野邦器, 原良太郎
  • 権利者名: 学校法人早稲田大学
  • 産業財産権番号: 2008-271675
  • 出願年月日: 2008-10-22
  • 外国