| 研究課題/領域番号 |
20K05700
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分37010:生体関連化学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
内田 毅 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (30343742)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 環境浄化 / 色素分解 / 酵素 / ヘム / 過酸化水素 / 大腸菌 / 環境汚染物質 / タンパク質工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
DyPは過酸化水素を利用し、アントラキノン系の色素を分解する酵素であり、環境浄化酵素としての利用が期待されるが、pH 4付近でしか活性がないため、応用利用が困難である。そこで、活性部位を中心にアミノ酸変異を導入し、中性のpHでも機能するように改変する。さらに、基質結合部位を適切に設計することにより、アントラキノン系以外の合成色素やダイオキシン、抗生物質などの環境負荷の大きな化合物の分解が可能なようにする。また、酵素の安定化を高めるために、メソポーラスシリカなどの無機材料に固定化する。最終的には、DyPを微生物に強制発現させることにより、微生物を利用した環境浄化システムを構築する。
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| 研究成果の概要 |
DyP (Dye-decolorizing peroxidase) はペルオキシダーゼというタンパク質の一種で、過酸化水素を利用し、アントラキノン系の色素を分解するヘム酵素であることから、環境浄化酵素としての利用が期待された。至適pHが4と低いことが実用化へのハードルとなっていたことから、立体構造と反応機構解析をもとにアミノ酸置換を導入し、中性pHで色素を分解できるように変換し、試験管内では中性で色素分解を可能にした。培養した大腸菌で色素を分解する場合、DyPでは活性中心であるヘムを含まず発現するので、ヘムがタンパク質に共有結合で結合しているシトクロムcを色素分解酵素に変換することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
DyP (Dye-decolorizing peroxidase) はペルオキシダーゼというタンパク質の一種で、過酸化水素を利用し、アントラキノン系の色素を分解するヘム酵素であることから、環境浄化酵素としての利用が期待された。至適pHが4と低いことが実用化へのハードルとなっていたことから、立体構造と反応機構解析をもとにアミノ酸置換を導入し、中性pHで色素を分解できるように変換し、試験管内では中性で色素分解を可能にした。培養した大腸菌で色素を分解する場合、DyPでは活性中心であるヘムを含まず発現するので、ヘムがタンパク質に共有結合で結合しているシトクロムcを色素分解酵素に変換することに成功した。
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