加水分解酵素の逆反応促進技術の開発と新規オリゴ糖合成への応用

• 研究課題/領域番号: 19580102
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 森 春英 北海道大学, 大学院・農学研究院, 准教授 (80241363)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2008年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2007年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 酵素利用学 / オリゴ糖 / 加水分解酵素 / 逆反応 / オリゴ糖合成 / アノマー反転型酵素

研究概要

トレハラーゼはトレハロースを加水分解する.本研究では, トレハラーゼ改変酵素と特殊化合物(βフッ化グルコース)を用いて, 加水分解の逆反応によりトレハロースを高効率で合成させることに成功した.変異酵素として, 塩基触媒変異体, および塩基触媒および加水分解の基質の水分子に影響を与えるアミノ酸残基変異体を用いた.何れも反応速度は野生型に比べ低下したが, 特に, 後者の合成効率が高く, 60%程度の収率を示した.

研究成果

• [雑誌論文] Structural and Functional Analysis of aGlycoside Hydrolase Family 97 Enzyme fromBacteroides thetaiotaomicron (2008)
  • 著者名/発表者名: Kitamura M, Okuyama M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283(52) ページ: 6328-6337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-function relationship of substrate lengthspecificity of dextran glucosidase from Streptococcusmutants Biologia (2008)
  • 著者名/発表者名: Saburi W, Hondoh H
  • 雑誌名: 63(6) ページ: 1000-1005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substrate recognition mechanism ofα-1,6-glucosidic linkage hydrolyzing enzyme,dextran glucosidase from Streptococcus mutans (2008)
  • 著者名/発表者名: Hondoh H, Saburi W, Mori H
  • 雑誌名: J Mol Biol. 378(4) ページ: 911-920
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Functional Analysis of a Glycoside Hydrolase Family 97 Enzyme from Bacteroides thetaiotaomicron (2008)
  • 著者名/発表者名: Kitamura M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 283 ページ: 6328-6337
  • 査読あり
• [雑誌論文] A. Substrate recognitlon mechanism of α-1,6-glucosi4ic linkage hydrolyzing enzyme, dextran giucosidase from Streptococcus mutans (2008)
  • 著者名/発表者名: Hondoh H
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 378 ページ: 911-920
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aglycone specificity of Escherichia coliα-xylosidase investigated by transxylosylation (2007)
  • 著者名/発表者名: Kang MS, Okuyama M
  • 雑誌名: FEBS J. 274(23) ページ: 6074-6084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Function-unknown glycoside hydrolase family31 proteins, mRNAs of which were expressed inrice ripening and germinating stages, areα-glucosidase and α-xylosidase. J Biochem (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakai H, Tanizawa S,
  • 雑誌名: J Biochem. 142(4) ページ: 491-500
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis ofStreptococcus mutans dextran glucosidase (2007)
  • 著者名/発表者名: Saburi W, Hondoh H
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol CrystCommun 63(Pt9) ページ: 774-776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Cloning of cDNA for Trehalase fromthe European Honeybee, Apis mellifera L., andIts Heterologous Expression in Pichia pastoris (2007)
  • 著者名/発表者名: Lee, J.-H., Saito, S., Mori, H
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem 71(9) ページ: 2256-2265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Cloning of cDNAs and Genes forThree α-Glucosidases from European Honeybees,Apis mellifera L., and Heterologous Productionof Recombinant Enzymes in Pichia pastoris (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishimoto M, Mori H
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem 71(7) ページ: 1703-1716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning of cDNA for Trehalase from the European Honeybee, Apis mellifera L., and Its Heterologous Expressiong in Pichia pastoris. (2007)
  • 著者名/発表者名: Lee, J. -H.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 71 ページ: 2256-2265
  • 査読あり
• [学会発表] 加水分解反応の抑制によりトレハロースを縮合蓄積させるトレハラーゼ変異酵素 (2009)
  • 著者名/発表者名: 牧 孝多朗
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Isomaltooligosaccharide 6-α-glucosyltransferase(I6GT)のイソマルトオリゴ糖への作用と転移に関する構造因子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西村崇志
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 加水分解反応の抑制によりトレハロースを縮合蓄積させるトレハラーゼ変異酵素 (2009)
  • 著者名/発表者名: 牧孝太朗
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: マリンメッセ(福岡)
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 大腸菌trehalase の触媒アミノ酸残基の決定とglycosynthase 反応 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森春英
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] デキストリンデキストラナーゼ遺伝子の異種宿主発現および組換え酵素の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 貞廣樹里
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] 大腸菌trehalaseの触媒アミノ酸残基の決定とglycosynthase反応 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森春英
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会大会
  • 発表場所: 琉球大(那覇・沖縄)
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] 新規酵素isomaltooligosaccharide 6-α-glucosyltransferase(I6GT)の機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鐘ヶ江倫世
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部学術合同講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-08-08
• [学会発表] デキストリンデキストラナーゼの一次構造決定および組換え酵素の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 貞廣樹里
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌)
  • 年月日: 2008-08-08
• [学会発表] Identification of essential catalyticresidues in an Escherichia coli trehalase and aninverting glycosynthase reaction catalyzed by thecatalytic base-mutated enzyme (2008)
  • 著者名/発表者名: Mori H
  • 学会等名: XXIVInternational Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: オスロ大学
  • 年月日: 2008-07-28
• [学会発表] Identification of essential catalytic residues in an Escherichia coli trehalase and an inverting glycosynthase reaction catalyzed by the catalytic base-mutated enzyme (2008)
  • 著者名/発表者名: 森春英
  • 学会等名: International Carbohydrate Symposium(国際炭水化物シンポジウム)
  • 発表場所: ホスロ大学(オスロ,ノルウェー)
  • 年月日: 2008-07-28
• [学会発表] Functional and structural analysis of glycoside hydrolase family 97 enzyme from Bacteroides thetaiotaomicron (2008)
  • 著者名/発表者名: 奥山正幸
  • 学会等名: International Carbohydrate Symposium(国際炭水化物シンポジウム)
  • 発表場所: オスロ大学(オスロ,ノルウェー)
  • 年月日: 2008-07-28
• [学会発表] 新しく見出されたイソマルトオリゴ糖不均化酵素の遺伝子クローニングと異種宿主発現 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鐘ケ江 倫世
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 名古屋(名城大)
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Functional and structural analysisof glycoside hydrolase family 97 enzyme fromBacteroides thetaiotaomicron (2008)
  • 著者名/発表者名: Okuyama M
  • 学会等名: XXIV InternationalCarbohydrate Symposium
  • 発表場所: オスロ大学
• [学会発表] Substrate recognition mechanism ofdextran glucosidase from Streptococcus mutans(DexB) (2007)
  • 著者名/発表者名: Hondoh H
  • 学会等名: Carbohydrate Bioengineering Meeting 7
  • 発表場所: ドイツ/ブラウンシュヴァイ
• [図書] Molecular mechanism ofα-glucosidase In Carbohydrate-active enzymes:structure, function, and applications (2008)
  • 著者名/発表者名: Okuyama M, Mori H, Hondoh H, Nakai H, SaburiW, Kang MS, Kim YM, Nishimoto M, WongchawalitJ, Yamamoto T, Son M, Lee JH, Mar SS, Fukuda K,Chiba S, Kimura A
  • 出版者: Woodhead Publishing Ltd.,Cambridge, UK