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難溶性BCS II化合物を水溶化する新奇メガロ糖を活用した問題解決型研究

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0147
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分38:農芸化学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

木村 淳夫  北海道大学, 農学研究院, 農学研究院研究員 (90186312)

研究分担者 橋床 泰之  北海道大学, 農学研究院, 教授 (40281795)
崎浜 靖子  北海道大学, 農学研究院, 講師 (10344491)
奥山 正幸  北海道大学, 農学研究院, 教授 (00344490)
田上 貴祥  北海道大学, 農学研究院, 助教 (70709849)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードメガロ糖 / 色素汚染 / 問題解決型研究
研究開始時の研究の概要

我々は世界で初めてメガロ糖(MS)の生産に成功した。性質を調べると、BCS IIに属す化合物(難水溶性・高膜透過性)を可溶化する画期的な機能が発見され、BCS II化合物を溶質とする糖質水溶化剤でもあった。一方、難溶性ベンジル系アゾ色素もBCS IIに属し、かつ「東南アジア諸国における名高い環境汚染物質」に注目し、MSとアゾ分解酵素を組合せることで実験室レベルではあるが、色素の可溶化と酵素分解に成功した。以上は初めて生産したMS、すなわち従来型MSの知見である。最近に従来型MSより高機能な新型MSを発見した。本研究では新型MSによるアゾ色素の酵素分解促進を目的とし、当該試験をタイで実施する。

研究成果の概要

我々は、メガロ糖(MS; 10-200残基の単糖から構成)にBCS IIに属す化合物(難水溶性・高膜透過性の薬剤など)を可溶化する画期的な機能を見出した。一方、難溶性ベンジル系アゾ色素もBCS IIに属し、かつ「東南アジア諸国における代表的な環境汚染物質」である。MSとアゾ分解酵素を組合せることで、アゾ色素の可溶化とそれによる酵素分解ができる。本研究では、高機能な新奇MSの作製および分解工程の改良で、アゾ色素汚染土壌の浄化(色素分解)に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義として、MSが示すBCS II化合物の可溶化に関する分子機構(疎水と親水の両領域による可溶性のMS-BCS II複合体を形成)が解明された。また、高疎水領域を有するMSの利点と欠点(前者は高疎水性のBCS II化合物を可溶化、後者はアゾ分解酵素を阻害)が判明でき、MSの基本的性質が究明された。社会的意義としては、難溶性の高機能食素材であるクルクミンを可溶化でき、用途拡大に寄与した。また、環境汚染を招く土壌アゾ色素の分解プロセスを確立できた。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] スラナリー工科大学/マヒドン大学/カセサート大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] スラナリー工科大学/マヒドン大学他/カセサート大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] スラナリー工科大学/マヒドン大学/カセサート大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] スラナリー工科大学/マヒドン大学/カセサート大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Formulation and evaluation of a novel megalomeric microemulsion from tamarind seed xyloglucan-megalosaccharides for improved high-dose quercetin delivery2023

    • 著者名/発表者名
      Lang Weeranuch、Mondol Debashish、Trakooncharoenvit Aphichat、Tagami Takayoshi、Okuyama Masayuki、Hira Tohru、Sakairi Nobuo、Kimura Atsuo
    • 雑誌名

      Food Hydrocolloids

      巻: 137 ページ: 108430-108430

    • DOI

      10.1016/j.foodhyd.2022.108430

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonreducing terminal chimeric isomaltomegalosaccharide and its integration with azoreductase for the remediation of soil-contaminated lipophilic azo dyes2023

    • 著者名/発表者名
      Lang Weeranuch、Sirisansaneeyakul Sarote、Tagami Takayoshi、Kang Hye-Jin、Okuyama Masayuki、Sakairi Nobuo、Kimura Atsuo
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 305 ページ: 120565-120565

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2023.120565

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Partial depolymerization of tamarind seed xyloglucan and its functionality toward enhancing the solubility of curcumin2023

    • 著者名/発表者名
      Lang Weeranuch、Tagami Takayoshi、Kang Hye-Jin、Okuyama Masayuki、Sakairi Nobuo、Kimura Atsuo
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 307 ページ: 120629-120629

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2023.120629

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystal structure and identification of amino acid residues for catalysis and binding of GH3 AnBX β-xylosidase from Aspergillus niger2023

    • 著者名/発表者名
      Kaenying Wilaiwan、Choengpanya Khuanjarat、Tagami Takayoshi、Wattana-Amorn Pakorn、Lang Weeranuch、Okuyama Masayuki、Li Yaw-Kuen、Kimura Atsuo、Kongsaeree Prachumporn T.
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 107 号: 7-8 ページ: 2335-2349

    • DOI

      10.1007/s00253-023-12445-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Physicochemical functionality of chimeric isomaltomegalosaccharides with α-(1?→?4)-glucosidic segments of various lengths2022

    • 著者名/発表者名
      Lang Weeranuch、Kumagai Yuya、Habu Shinji、Sadahiro Juri、Tagami Takayoshi、Okuyama Masayuki、Kitamura Shinichi、Sakairi Nobuo、Kimura Atsuo
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 291 ページ: 119562-119562

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2022.119562

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A practical approach to producing isomaltomegalosaccharide using dextran dextrinase from Gluconobacter oxydans ATCC 118942022

    • 著者名/発表者名
      Lang Weeranuch、Kumagai Yuya、Sadahiro Juri、Saburi Wataru、Sarnthima Rakrudee、Tagami Takayoshi、Okuyama Masayuki、Mori Haruhide、Sakairi Nobuo、Kim Doman、Kimura Atsuo
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 106 ページ: 689-698

    • DOI

      10.1007/s00253-021-11753-6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of an Unknown Region Linked to the Glycoside Hydrolase Family 17 β-1,3-Glucanase of Vibrio vulnificus Reveals a Novel Glucan-Binding Domain2022

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Yuya、Kishimura Hideki、Lang Weeranuch、Tagami Takayoshi、Okuyama Masayuki、Kimura Atsuo
    • 雑誌名

      Marine Drugs

      巻: 20 号: 4 ページ: 250-250

    • DOI

      10.3390/md20040250

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Sugar: a Gift from Heaven2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Atsuo
    • 学会等名
      JSPS Alumni Seminar in Demark
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Family opens world2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Atsuo
    • 学会等名
      The Eighth Symposium on the Alpha-Amylase Family
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Megalosaccharides: Production and Function2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Atsuo
    • 学会等名
      Seminar in Slovakia Academy of Science
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 糖質酵素: わかったこと、わからないこと2022

    • 著者名/発表者名
      木村淳夫
    • 学会等名
      日本応用糖質科学会北海道支部会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel single- and double-anchor-type isomaltomegalosaccharides: production, function, application, and contribution to SDGs.2021

    • 著者名/発表者名
      Lang Weeranuch、Tagami Takayoshi、Okuyama Masayuki、Kimura Atsuo
    • 学会等名
      タイ科学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] メガロ糖とは?:課題・生産・機能・展望2021

    • 著者名/発表者名
      木村淳夫
    • 学会等名
      日本農芸化学会北海道支部会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 糖質加水分解酵素ファミリー97 α-ガラクトシダーゼの糖転移反応2021

    • 著者名/発表者名
      岡本菜央,菊池麻子,田上貴祥,奥山正幸,木村淳夫
    • 学会等名
      日本応用糖質科学会北海道支部会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 分子酵素学研究室、北海道大学 大学院農学研究院、北海道大学 農学部

    • URL

      http://lab.agr.hokudai.ac.jp/molenzlab/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] 分子酵素学研究室、北海道大学 大学院農学研究院、北海道大学 農学部

    • URL

      https://lab.agr.hokudai.ac.jp/molenzlab/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-10-10   更新日: 2024-01-30  

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