| 研究課題/領域番号 |
19J10141
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分38030:応用生物化学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
菊池 麻子 北海道大学, 農学院, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 糖質加水分解酵素 / GH97 / 分子進化 / α-glucoside hydrolase / α-galactosidase |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，基質認識と触媒機構が多様な糖質加水分解酵素ファミリー97 (GH97) がどのようにして2つの触媒機構を有する酵素群へと分子進化したのか明らかにすることである．
申請者は腸内細菌がコードする10個のGH97酵素の性質を比較することにより，進化の軌跡を紐解くことを試みている．本年度は，立体構造解析と変異酵素の解析により，GH97パラログ間でどのように変異が蓄積したか調べる．
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| 研究実績の概要 |
反転型α-glucoside hydrolaseと保持型α-galactosidaseを含む糖質加水分解酵素ファミリー97 （GH97）に期待される多様な機能と，それらを獲得するに至った分子進化の軌跡を明らかにすることを目的とし，10個のGH97パラログの基本的性質を比較した。
本年度の実施項目は3点である。まず前年度に完成しなかった（1）1酵素の立体構造解析を継続して行い，基本的情報を収集した。次に（2）着目している10個のGH97パラログの三次元構造比較から各酵素の分子機構決定に重要な構造因子の推定を行い，（2）の結果をもとに（3）変異導入し基質認識機構比較を実施した。
（1）酵素生産方法および結晶化条件を再検討することにより充分なクオリティーで三次元構造を取得することができた。
（2）着目している10個のGH97パラログの立体構造を，系統解析に基づき分類したサブファミリーごとに比較し，各酵素の基質特異性を決定づける責任因子を推定した。それぞれの酵素は特徴的な構造因子を有していたことから，GH97は様々な基質認識機構を持つ分子構造に分岐し，多様な機能を獲得したと考えられた。
（3）対象のGH97パラログのうち，異なる基質特異性を示す2酵素について（2）で予想された基質認識に関与するアミノ酸残基に対して変異を導入し，両酵素の各種基質に対する反応速度パラメーターを比較したが，特異性の明瞭な変化は認められなかった。基質認識を制御するためには，目的のアミノ酸だけでなく，その周辺構造を含む変異が必要と考えられた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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