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バクテリアセルロース合成酵素構成因子相互作用関係の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K06570
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43040:生物物理学関連
研究機関大阪大学 (2022)
北海道大学 (2020-2021)

研究代表者

于 健  大阪大学, 蛋白質研究所, 特任准教授(常勤) (20587860)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードバクテリアセルロース / TC構成因子 / 膜タンパク質 / 構造解析 / 合成酵素 / 相互作用 / 合成因子相互作用
研究開始時の研究の概要

セルロースは自然界に最も豊富に存在する高分子であり,主に植物,そして藻類や一部の微生物,さらにはホヤなどの動物によっても合成される.そのうち,バクテリアが合成するバクテリアセルロース(BC)は複雑で密な網目構造を形成しており,高い純度,高い強度,高い保水性を持つという特徴がある.優れた性質を持つBCが新規材料として期待されている一方,BC合成機構の未解明のため,大量生産も困難である.本研究では,BC合成酵素構成因子の相互作用を解明し,BCの生産性向上や機能性BC創製のための分子基盤情報を提供することを目的としている.

研究成果の概要

バクテリアが合成するバクテリアセルロース(BC)は複雑で密な網目構造を形成しており,高い純度,高い強度,高い保水性を持つという特徴があるため,新規材料として期待されている.一方, BC合成機構が未解明のため,大量生産も困難である.
本研究では,BC生産菌由来の合成複合体TCの構成因子間の相互作用解析により,BcsA-BcsBによって合成されたBCを介してBcsA-BcsBとBcsDの複合体形成することを明らかにした.また,BC排出因子BcsCの膜貫通ドメインの大量調製ができ、分子量の解析によって、BcsCの多量体形成が分かり,生産菌EnterobacterにおけるBCの合成・排出機構を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

構造生命科学の大きな研究ターゲットの一つは,膜結合型の生体高分子合成装置の構造機能解明である.本研究の対象であるBC合成装置TCが内膜外膜に貫通する膜蛋白質複合体は、そのような研究対象の一つである。
本研究では、TC構成因子間の相互作用関係の解明により、各因子が協調的に機能するというBC合成メカニズムを明らかにし,BCの生産性向上のための分子基盤情報を提供することができた.そして、バイオ素材としてのBC活用が推進されるのであろう.この成果は,ライフ・イノベーションの推進に寄与するばかりでなく,持続的循環型の社会を形成する上において,環境問題の解決に対して,大いに波及効果を及ぼすものと期待される.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The BcsD subunit of type I bacterial cellulose synthase interacts dynamically with the BcsAB catalytic core complex2022

    • 著者名/発表者名
      Kondo Tatsuya, Nakamura Yui, Nojima Shingo, Yao Min, Imai Tomoya
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 596 号: 23 ページ: 3069-3086

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14495

    • 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] Dynamic Control of Microbial Movement by Photoswitchable ATP Antagonists2022

    • 著者名/発表者名
      Sampreeth Thayyil, Yukinori Nishigami, Jahirul Islam, P K Hashim, Ken'ya Furuta, Kazuhiro Oiwa, Jian Yu, Min Yao,Toshiyuki Nakagaki, and Nobuyuki Tamaoki
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 28 号: 30

    • DOI

      10.1002/chem.202200807

    • 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] Substrate specificity of glycoside hydrolase family 1 β-glucosidase AtBGlu42 from Arabidopsis thaliana and its molecular mechanism2021

    • 著者名/発表者名
      Horikoshi Shu、Saburi Wataru、Yu Jian、Matsuura Hideyki、Cairns James R Ketudat、Yao Min、Mori Haruhide
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 86 号: 2 ページ: 231-245

    • DOI

      10.1093/bbb/zbab200

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Prediction of ligand-protein binding site2022

    • 著者名/発表者名
      于 健
    • 学会等名
      2022年PF-UA第7回タンパク質結晶構造解析中級者向け講習会。
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] OneDep: Unified System for Deposition, Biocuration, and Validation of Macromolecular Structures2022

    • 著者名/発表者名
      Jian Yu
    • 学会等名
      The 17th Conference of the Asian Crystallographic Association.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] native SADの利用 Vincent Olieric(PSI)について2021

    • 著者名/発表者名
      于健
    • 学会等名
      PF-UAのタンパク質結晶構造解析ユーザーグループ(PX-UG)第6回タンパク質結晶構造解析中級者向け講習会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バクテリアセルロース合成酵素複合体のサブユニット間の相互作用関係の解明2020

    • 著者名/発表者名
      中村結衣, 田島健次, 今井友也, 近藤辰哉, 姚閔
    • 学会等名
      第6回北大・部局横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 北海道大学構造生物化学研究室HP

    • URL

      https://altair.sci.hokudai.ac.jp/g6/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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