澱粉枝作り酵素の構造機能解析、テーラーメイド澱粉の生産に向けて

• 研究課題/領域番号: 18K06135
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43030:機能生物化学関連
• 研究機関: 秋田県立大学
• 研究代表者: 鈴木 龍一郎 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (70632397)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 酵素学 / 構造生物学 / 澱粉 / グリコーゲン / 多糖代謝関連酵素 / 構造機能解析

研究成果の概要

本研究ではシアノバクテリア由来ＧＳ、ＢＥ、およびＧｌｇＸの構造生物学的および生化学的解析を行った。比活性、基質特異性、反応産物特異性、酵素表面糖鎖結合部位（ＳＢＳ）の役割、ＢＥが生産する分岐鎖の長さを制御する仕組みを解明した。また、これまでに不明であったＢＥアイソザイム３およびＧｌｇＸアイソザイム２の結晶構造を解明することに成功した。さらに、ＧＳ、ＢＥ、およびＧｌｇＸは酵素間相互作用を形成しないことを示した。本研究では、当初の研究目的全てを達成するまでには至らなかったが、澱粉の分岐構造を制御する仕組みを解き明かすために重要な情報を複数得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

澱粉の分岐構造は、物性や食味に関係することがわかっている。澱粉を生合成する酵素を用いて澱粉の分岐構造を制御できれば、澱粉素材（バイオプラスチックなど）としての応用利用が期待できる。しかし、分岐構造を制御する仕組みはわかっていなかった。本研究では、分岐構造を制御する仕組みを解き明かすために重要な情報を複数得ることができた。本研究で得られた成果は、分岐構造を制御した澱粉の酵素合成などの応用へ向けた研究基盤となるものである。将来的に分岐構造を制御した澱粉の生産が可能となれば、食料自給率の向上や澱粉素材の生産などに貢献できると期待される。