糖質分解酵素の新しい反応機構の確立とその応用

• 研究課題/領域番号: 22658032
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 木村 淳夫 北海道大学, 大学院・農学研究院, 教授 (90186312)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 540千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 反応機構 / 糖質分解酵素 / 反応中間体

研究概要

糖質の加水分解酵素について2つの反応機構(オキソカルベニウムイオン中間体と共有結合中間体)が知られているが、最近は後者が圧倒的に支持されている。問題は、後者の機構が有機化学的理論に合致しないことである。本研究の目的は、オキソカルベニウムイオン中間体を経由する反応機構の実証である。糖質分解酵素はオリゴ糖を工業生産する重要な作用を示す。新機構により新たな応用研究を発想したが、その成立の可能性を探った。

研究成果

• [雑誌論文] α-Glucosidase-catalyzed novel reaction on 1, 5-anhydrofructose, suggesting new metabolic pathway for production of glucose from starch (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Saburi W, Yu S, Nakai H, Maneesan J, Kang MS, Chiba S, Kim D, Okuyama M, Mori H, Kimura A
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural elucidation of dextran degradation mechanism by Streptococcus mutans dextranase belonging to glycoside hydrolase family 66 (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Kim YM, Fujimoto Z, Momma M, Okuyama M, Mori H, Funane K, Kimura A
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: (in press)
  • NAID: 120005183151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel dextranase catalyzing cycloisomaltooligosaccharide-formation and its identification of catalytic amino acids and their functions using chemical rescue approach (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Kiso Y, Muraki T, Kang MS, Nakai H, Saburi W, Lang W, Kang HK, Okuyama M, Mori H, Suzuki R, Funane K, Suzuki N, Momma M, Fujimoto Z, Oguma T, Kobayashi M, Kim D, Kimura A
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycoside hydrolase family 66 enzyme homolog from Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482 catalyzes endo-dextranolytic and cyclization activities (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Eiji Y, Kang MS, Nakai H, Saburi W, Okuyama M, Mori H, Funane K, Kim D, Kimura A
  • 雑誌名: FEBS J 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical characterization of a cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Paenibacillus sp. 598K (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki R, Terasawa K, Kimura K, Fujimoto Z, Momma M, Kobayashi M, Kimura A, Funane K
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel quantitative method for the degree of branching in dextran (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Kimura A, Kim D
  • 雑誌名: Food Sci Biotechnol 巻: 20(2) ページ: 537-541
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioengineered glucansucrase of Leuconostoc mesenteroides for preferred oligosaccharide synthesis using sucrose (2011)
  • 著者名/発表者名: Kang HK, Kimura A, Kim D
  • 雑誌名: J Agric Food Chem 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Truncation of N-and C-terminal regions of Streptococcus mutans dextranase enhances catalytic activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Shimizu R, Nakai H, Mori H, Okuyama M, Kang MS, Fujimoto Z, Funane K, Kim D, Kimura A
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol 巻: (in press)
  • NAID: 120003811531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium ion-dependent increase in thermostability of dextran glucosidase from Streptococcus mutans (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Hondoh H, Mori H, Saburi W, Okuyama M, Kimura A
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 75(8) ページ: 1557-1563
  • NAID: 10029591699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of dextranase from Streptococcus mutans (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Kim YM, Fujimoto Z, Momma M, Kang HK, Funane K, Okuyama M, Mori H, Kimura A
  • 雑誌名: Acta Crystallogr F 巻: F67 ページ: 1542-1544
  • NAID: 120003660602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Function of C-terminal region of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulams T-3040 (2011)
  • 著者名/発表者名: Funane K, Kawabata Y, Kim YM, Kang HK, Fujimoto Z, Kimura A, Kobayashi M
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1814 ページ: 428-434
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの分子解析とBacillus circulans T-3040株における環状イソマルトオリゴ糖の新規な生合成経路の発見 (2011)
  • 著者名/発表者名: 舟根和美, 川端康之, 鈴木龍一郎, 藤本瑞, 北岡本光, 木村淳夫, 小林幹彦
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 1 ページ: 179-185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel quantitative method for the degree of branching in dextran (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM
  • 雑誌名: Food Sci Biotechnol 巻: 20 ページ: 537-541
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioengineering of Leuconostoc mesenteroides glucansucrases that gives selected bond formation for glucan synthesis and/or acceptor-product synthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kang HK, Kimura A, Kim D
  • 雑誌名: J Agric Food Chem 巻: 59(8) 号: 8 ページ: 4148-4155
  • DOI: 10.1021/jf104629g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Truncation of N- and C-terminal regions of Streptococcus mutans dextranase enhances catalytic activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol 巻: 91 号: 2 ページ: 329-339
  • DOI: 10.1007/s00253-011-3201-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular analysis of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase and discovery of novel biosynthetic pathway of cycloisomaltooligosaccharide in Bacillus circulams T-3040 (2011)
  • 著者名/発表者名: Funane K
  • 雑誌名: Bull Appl Glycosci 巻: 1 ページ: 179-185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium Ion-Dependent Increase in Thermostability of Dextran Glucosidase from Streptococcus mutans (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 75 号: 8 ページ: 1557-1563
  • DOI: 10.1271/bbb.110256
  • NAID: 10029591699
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suicide substrate-based inactivation of endodextranase byω-epoxyalkylα-D-glucopyranosides (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang HK, Kim YM, Nakai H, Kang MS, Hakamada W, Okuyama M, Mori H, Nishio T, Kimura A
  • 雑誌名: J Appl Glycosci 巻: 57 ページ: 111-117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal expression and characterization of a fusion enzyme having dextransucrase and dextranase activities (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryu HJ, Jin X, Lee JH, Woo HJ, Kim YM, Kim GJ, Seo ES, Kang HK, Kim J, Cho DL, Kimura A, Kim D
  • 雑誌名: Enzyme Microb Technol 巻: 47 ページ: 212-215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice Os4BGlu12 is a wound-inducedβ-glucosidase that hydrolyzes cell-wall-β-glucan-derived oligosaccharides and glycosides (2010)
  • 著者名/発表者名: Opassiri R, Maneesan J, Akiyama T, Pomthong B, Jin S, Kimura A, Ketudat-Cairns JR
  • 雑誌名: Plant Sci 巻: 179 ページ: 273-280
  • 査読あり
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成24年度大会(第61回)
  • 発表場所: 東京農工大学(東京都)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 摂取するイソマルト糖の重合度はデキストラン硫酸ナトリウムによる大腸炎症状に影響する (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩谷一史
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大(京都市)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 直鎖イソマルトメガロ糖はラット小腸におけるケルセチン配糖体吸収を促進する (2012)
  • 著者名/発表者名: 篠木亜季
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大(京都市)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Streptococcus mutans由来デキストラナーゼのX線結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喜大
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大(京都市)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの活性向上と生成物サイズ特異性の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大(京都市)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] デキストラナーゼに見出された『プロ酵素を介する活性化現象』の分子機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: キムヨンミン
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大(京都市)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] Functional implication of amino acid residues in conserved region II of European honeybee α-glucosidase on substrate specificity, transglucosylation and substrate inhibition (2012)
  • 著者名/発表者名: Lukana Ngiwsara
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大(京都市)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] Bacteroides thetaiotaomicron由来α-galactosidaseの求核残基変異酵素が触媒する糖転移反応の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺健一
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大(京都市)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] Streptococcus mutans由来デキストラナーゼの結晶構造に基づく触媒機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喜大
  • 学会等名: 第29回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(つくば市)
• [学会発表] 環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの合目的変異導入による生成物特異性の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎,鈴木喜大,藤本瑞,門間充,木村啓太郎,木村淳夫,舟根和美
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)ポスター賞受賞
  • 発表場所: 北海道大学(札幌)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの合目的変異導入による生成物特異性の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)
  • 発表場所: 北大(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼのβ→αループ2はCI-8の優先的生成に寄与する (2011)
  • 著者名/発表者名: 齊藤みどり
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)
  • 発表場所: 北大(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Isomaltooligosaccharide 6-α-glucosyltransferaseサブサイト+1変異酵素の機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青山泰
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)
  • 発表場所: 北大(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] アノマー反転型トレハラーゼ変異体により合成された新規非還元二糖の構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平内亨
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)
  • 発表場所: 北大(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Production and investigation of recombinant α-glucosidase from Podospora anserina (2011)
  • 著者名/発表者名: Kyung-Mo Song
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)
  • 発表場所: 北大(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] GH family 31に属するAspergillus niger由来のα-glucosidaseの鎖長特異性の改変 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田上貴祥
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)
  • 発表場所: 北大(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Dextran glucosidase (DexB)ウォータパス改変体の構造と機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林桃子
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成23年度大会(第60回)
  • 発表場所: 北大(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] イソマルトメガロ糖とその生産酵素 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: メガロ糖・第2回シンポジウム「メガロ糖の製造と機能性ナノ材料:イソマルト型の新展開」
  • 発表場所: 帯畜大(帯広市)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] イソマルトメガロ糖とその生産酵素 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: メガロ糖・第2回シンポジウム「メガロ糖の製造と機能性ナノ材料:イソマルト型の新展開」
  • 発表場所: 帯畜大(帯広市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Molecular anatomy of α-1,6-glucoside(s)-forming and -hydrolyzing enzymes, comprising megalosaccharide-producing enzymes (2011)
  • 著者名/発表者名: Young-Min Kim
  • 学会等名: 2011 CAB Agricultural Biotechnology Symposium on "Agricultural Biomaterials for Next Generation"
  • 発表場所: ソウル大学(ソウル市、韓国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Bacillus circulans T-3040由来サイクロデキストラン合成酵素と環状イソマルトオリゴ糖との複合体のX線結晶構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喜大
  • 学会等名: 第28回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(つくば市)
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] Molecular mechanism of novel enzymes degrading and formingα-1, 6-glucosidic linkages, including megalosaccharide production (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Kanegae M, Hondoh H, Nishimura T, Saburi W, Sadahiro J, Lang W, Shimizu R, Nakai H, Okuyama M, Mori H, Kang MS, Fujimoto Z, Funane K, Kim D, A Kimura A
  • 学会等名: The 78th Annual Meeting and International Symposium in 2011 Annual Meeting of Korean Society of Food Science and Technology(KoSFoST)
  • 発表場所: Daegu Exhibition Convention Center(Daegu Metropolitan City, Kora)
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] Molecular mechanism of novel enzymes degrading and forming α-1,6-glucosidic linkages, including megalosaccharide production (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM
  • 学会等名: The 78th Annual Meeting and International Symposium in 2011 Annual Meeting of Korean Society of Food Science and Technology (KoSFoST)
  • 発表場所: Daegu Exhibition Convention Center(大邱広域市、韓国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] Dietary influence of linearα-1, 6-polysaccharides on several parameters under experimental colitis depends on degree of the polymerization (2011)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Iwaya, Jae-Sung Lee, Shinya Yamagishi, Aki Shinoki, Weeranuch Lang, Hee-Kwon Kang, Hiroshi Hara, Atsuo Kimura, Satoshi Ishizuka
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel(Sapporo, Japan)
• [学会発表] Structural element determining the diverse specificities for chain-length of substrate in glycoside hydrolase family 31α-glucosidases (2011)
  • 著者名/発表者名: Tagami T, Okuyama M, Mori H, Kimura A
  • 学会等名: 9th Carbohydrate Bioengineering Meeting
  • 発表場所: Calouste Gulbenkian Foundation(Lisbon, Portugal)
• [学会発表] Enhancement of GH66 dextranase activity by truncation of N- and C-terminal variable regions, suggesting proenzyme-like activation (2011)
  • 著者名/発表者名: Mori H
  • 学会等名: 9th Carbohydrate Bioengineering Meeting
  • 発表場所: Calouste Gulbenkian Foundation (Lisbon, Portugal)
• [学会発表] Structural element determining the diverse specificities for chain-length of substrate in glycoside hydrolase family 31 α-glucosidases (2011)
  • 著者名/発表者名: Tagami T
  • 学会等名: 9th Carbohydrate Bioengineering Meeting
  • 発表場所: Calouste Gulbenkian Foundation (Lisbon, Portugal)
• [学会発表] Alteration of product specificity of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulans T-3040 (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki R
  • 学会等名: 16th European Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Hilton Sorrento Palace Congress Centre (Naples, Italy)
• [学会発表] Dietary influence of linear α-1,6-polysaccharides on several parameters under experimental colitis depends on degree of the polymerization (2011)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Iwaya
  • 学会等名: International Society for Nutraceuticals and Functional Foods
  • 発表場所: ロイトン札幌(札幌市)
• [学会発表] 糖質酵素の基礎研究とその展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成22年度大会
  • 発表場所: グランシップ(静岡県)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] Molecular anatomy ofα-1, 6-glucoside(s)-forming and-hydrolyzing enzymes, comprising megalosaccharide-producing enzymes (2010)
  • 著者名/発表者名: Young-Min Kim, Michiyo Kanegae, Hironori Hondoh, Takashi Nishimura, Wataru Saburi, Juri Sadahiro, Weeranuch Lang, Ryoko Shimizu, Hiroyuki Nakai, Hee-Kwon Kang, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Min-Sun Kang, Zui Fujimoto, Kazumi Funane, Doman Kim, Kimura A
  • 学会等名: 2011 CAB Agricultural Biotechnology Symposium on "Agricultural Biomaterials for Next Generation"
  • 発表場所: Seoul Natinal University(Seoul, Korea)
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] GH family 31における基質の鎖長認識機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田上貴祥
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部夏季シンポジウム
  • 発表場所: とかちプラザ(帯広市)
  • 年月日: 2010-08-06
• [学会発表] Dextran glucosidase and isomaltooligosaccharide 6-α-glucosyl transferase : mechanism of substrate recognition and transglucosylation (2010)
  • 著者名/発表者名: Mori H, Hondoh H, Saburi W, Otsuka-Rachi H, Nishimura T, Kanegae M, YM Kim, Okuyama M, Kimura A
  • 学会等名: 4th Symposium of theα-Amylase Family
  • 発表場所: Smolenice Castle, Slovakia
• [学会発表] Putative role of Tyr227, Gln349 and Leu350 near catalytic amino acids of honeybeeα-glucosidase III (2010)
  • 著者名/発表者名: Ngiwsara L, Iwai G, Mori H, Okuyama M, Kimura A
  • 学会等名: 4th Symposium on the Alpha-Amylase Family
  • 発表場所: Smolenice Cattle(Smolenice, Slovakia)
• [備考] アウトリーチ活動情報奥山正幸、木村淳夫:独立行政法人科学技術振興機構・平成23年度サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト(SPP)事業(北海道札幌藻岩高校)アウトリーチ活動情報
• [備考] 奥山正幸、木村淳夫:独立行政法人科学技術振興機構・平成22年度サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト(SPP)事業(北海道札幌藻岩高校)アウトリーチ活動情報
• [備考]
  • URL: http://hecate.general.hokudai.ac.jp/welcome/toppage-jpn.html
• [備考]
  • URL: http://hecate.general.hokudai.ac.jp/welcome/top-page-jpn.html
• [備考]
  • URL: http://hecate.general.hokudai.ac.jp/welcome/top-page-jpn.html