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窒素含有キラル化合物不斉合成のための微生物生産プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18380057
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 応用微生物学
研究機関京都大学

研究代表者

片岡 道彦  京都大学, 農学研究科, 准教授 (90252494)

研究分担者 清水 昌  京都大学, 農学研究科, 教授 (70093250)
小川 順  京都大学, 農学研究科, 助教 (70281102)
櫻谷 英治  京都大学, 農学研究科, 助教 (10362427)
萩下 大郎  京都大学, 農学研究科, 准教授 (20432346)
日比 慎  京都大学, 農学研究科, 助教 (30432347)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,410千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 1,710千円)
2007年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2006年度: 9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
キーワードキラル化合物 / カルボニル還元酵素 / バイオ不斉還元 / アミノアルコート脱水素酵素 / ランダム変異 / Agrobacterium / Rhodococcus / アミノアルコール脱水素酵素 / Hansenula
研究概要

本研究ではいくつかの窒素含有キラル化合物の生産に有用なカルボニル還元酵素のタンパク質科学・遺伝子工学の面からの解析を行い、これをバイオ不斉還元システムに応用した効率的な生産プロセスの開発を成し遂げようとしたものである。
(1)3-キヌクリジノン還元酵素活性を有するAgrobacterium tumefacienから、不斉還元反応を触媒する酵素の単離を行い、諸性質の解明とアミノ酸配列の解析を行った。その結果、SDRスーパーファミリーに属するタンパク質と判明した。さらに、アミノ酸配列情報をもとに遺伝子のクローニングを行い、大腸菌内で大量発現させることに成功した。還元反応に必要な補酵素NADHを供給する系としてグルコース脱水素酵素遺伝子を、同じ大腸菌内に共発現させた。この共発現菌体を触媒として、3-キヌクリジノンの不斉還元反応を行ったところ、20%基質を定量的に変換して(R)-3-キヌクリジノールを生産することに成功した
(2)Rhodococcus erythropolisのアミノアルコール脱水素酵素遺伝子の大量発現大腸菌を触媒として、MAK還元反応の検討を行った。効率的生産プロセス開発の障害となる生成物阻害を解除するため、本酵素遺伝子のランダム変異を行い安定性の優れた変異型酵素を取得した。これらの変異酵素を解析した結果、5カ所アミノ酸残基に置換変位が導入されていることが判明した。また、本酵素はアミノアルコール類により強く誘導されるが、その発現調節機構も明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件) 図書 (5件)

  • [雑誌論文] Screening of novel microbial enzymes and their application to chiral compound production2008

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, M., et. al.
    • 雑誌名

      Biocatalysis and Bioenergy, John Wiley & Sons (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microbial enzymes involved in lactone compound metabolism and their biotechnological applications2007

    • 著者名/発表者名
      Kataoka M., et. al.
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol. 75

      ページ: 257-266

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microbial enzymes involved in lactone compound metabolism and their biotechnological applications2007

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, et. al.
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol 75

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Screening of enzymes for regioselective oxidatio and stereoselective reduction2007

    • 著者名/発表者名
      Isobe, K., et. al.
    • 雑誌名

      Novel Production Technology that uses Microorganism Function-Minimum Genome Factory and System Biology-, CMC Press

      ページ: 138-153

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of alcohol oxidase from Aspergillusochraceus AIU 0312007

    • 著者名/発表者名
      Isobe, et. al.
    • 雑誌名

      J. Gen. Appl. Microbiol. 53

      ページ: 177-183

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Purification and characterization of a novel alcohol oxidase from Paenibacillus sp. AIU 3112007

    • 著者名/発表者名
      Isobe, et. al.
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng. 104

      ページ: 124-128

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] キラルテクノロジーにおける進化分子工学的手法の利用2007

    • 著者名/発表者名
      片岡道彦他
    • 雑誌名

      生物工学 85

      ページ: 400-402

    • NAID

      110006402928

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Microbial enzymes involved in lactone compound metabolism and their biotechnological applications2007

    • 著者名/発表者名
      Kataoka et al.
    • 雑誌名

      Applied Micriobiology and Biotechnology (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A novel NADP^+-dependent L-1-amino-2-propanol dehydrogenase from Rhodococcus erythropolis MAK154: A promising enzyme for the production of double chiral aminoalcohols2006

    • 著者名/発表者名
      Kataoka M., et. al.
    • 雑誌名

      Lett. Appl. Microbiol. 43

      ページ: 430-435

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gene cloning of an NADPH-dependent menadione reductase from Candida macedoniensis, and its application to chiral alcohol prouction2006

    • 著者名/発表者名
      Kataoka M., et. al.
    • 雑誌名

      Enzyme Microb. Technol. 38

      ページ: 944-951

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel NADP^+-dependent L-1-amino-2-propanol dehydrogenase from Rhodococcus erythropolis MAK154 : A promising enzyme for the production of double chiral aminoalcohols2006

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, M., et. al.
    • 雑誌名

      Lett. Appl. Microbiol 43

      ページ: 430-435

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Gene cloning of an NADPH-dependent menadione reductase from Candida macedoniensis, and its application to chiral alcohol production2006

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, et. al.
    • 雑誌名

      Enzyme Microb. Technol 38

      ページ: 944-951

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microbial and enzymatic processes for the production of chiral compounds2006

    • 著者名/発表者名
      Honda, K., et. al.
    • 雑誌名

      Biocatalysis in the Pharmaceutical and Biotechnology Industries,(CRC Press)

      ページ: 529-546

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Gene cloning of an NADPH-dependent menadione reductase from Candida macedoniensis, and its application to chiral2006

    • 著者名/発表者名
      Kataoka et al.
    • 雑誌名

      Enzyme and Microbial Technology 38

      ページ: 944-951

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A novel NADP^+-dependent L-1-amino-2-propanol dehydrogenase from Rhodococcus erythropolis MAK154 : a2006

    • 著者名/発表者名
      Kataoka et al.
    • 雑誌名

      Letters in Applied Microbiology 43

      ページ: 430-435

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Old Yellow Enzymeの再発見 : キラルインダストリーへの利用2006

    • 著者名/発表者名
      片岡道彦, 清水 昌
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー 64

      ページ: 277-278

    • NAID

      10017483893

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Two novel old yellow enzymes catalyzing the asymmetric hydrogenation of C=C bond2007

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, et. al.
    • 学会等名
      Bio Trans2007
    • 発表場所
      Oviedo, Spain
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Two novel old yellow enzymes catalyzing the asymmetric hydrogenation of C=C bond2007

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, et. al.
    • 学会等名
      BioTrans2007
    • 発表場所
      Oviedo, Spain
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Production of chiral compounds by microbial enzymes2006

    • 著者名/発表者名
      Kataoka and Shimizu
    • 学会等名
      International Symposium on Biocatalysis and Bioenergy
    • 発表場所
      Taichung, Taiwan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] Biocatalysis and Bioenergy(分担執筆)2008

    • 著者名/発表者名
      Kataoka M., et. al.
    • 出版者
      John Wiley & Sons(印刷中)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] Biocatalysis and Bioenergy2008

    • 著者名/発表者名
      Kataoka and Shimizu
    • 出版者
      John Wiley&Sons(仮題)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] Biocatalysis in the Pharmaceutical and Biotechnology Industries(分担執筆)2007

    • 著者名/発表者名
      Honda K., et. al.
    • 出版者
      CRC Press
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] 微生物機能を活用した革新的生産技術の最前線-ミニマムゲノムファクトリーとシステムバイオロジ-・(分担執筆)2007

    • 著者名/発表者名
      磯部公安, 他
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] Biocatalysis in the Pharmaceutical and Biotechnology Industries(分担執筆)2007

    • 著者名/発表者名
      Honda et al.
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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