| 研究課題/領域番号 |
21H02120
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 京都府立大学 |
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研究代表者 |
織田 昌幸 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (20318231)
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| 研究分担者 |
関口 博史 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (00401563)
沼本 修孝 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (20378582)
神谷 成敏 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 特任教授 (80420462)
宮ノ入 洋平 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (80547521)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
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| キーワード | 酵素 / PET分解 / 構造機能相関 / 金属イオン結合 / 動的構造変化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
PET分解酵素Cut190について、Ca2+をはじめとする各種金属イオン結合に伴う活性化や安定化の分子機構を、各種物理化学的手法を用いて解析、解明する。高機能化に一定成功したCut190変異体を好例として、酵素のラショナルデザインに一般化できる知見を得る。環境問題解決に向けたPETのケミカルリサイクルへの酵素利用を念頭に、PET分解の効率的反応条件の探索と、その酵素反応機構の解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
PET分解酵素Cut190の高機能化と反応効率の上昇、さら同酵素のCa2+結合に伴う活性発現機構の解明を目指して、本研究を行った。Cut190の分子内にジスルフィド結合を導入し、PETのガラス転移温度付近でも安定、かつ十分な活性を保持する高機能化変異体の作製に成功した。PET monomerやPET trimerとの複合体のX線結晶構造解析に成功し、さらに分子動力学計算により、Ca2+結合に伴うCut190の動的な構造変化を明らかにした。またPET分解を70℃、100 MPaの高温高圧下で行うことで、反応効率が上昇することを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
廃棄プラスチック問題など、プラスチック製品の再利用は、世界的な課題であり、酵素を用いてプラスチックを分解する取り組みは、低エネルギーの観点からも注目されており、本研究で高機能化に成功した酵素は、今後の応用利用も期待され、社会的意義は高いと考えられる。酵素反応の効率化に、加圧が寄与する結果も興味深く、SDGsの観点からも有望である。また金属イオン結合により機能制御される酵素は数多く、本研究成果は、既存技術では観測しずらい「弱い」金属イオン結合の重要性、同結合に伴う動的な構造変化と機能との相関を、実験と計算の両面から解析し、得られた成果は、学術的意義も高いと考えられる。
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