炭素ー窒素結合切断および合成酵素群の統括的機能解明と応用開発

• 研究課題/領域番号: 23228002
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 小林 達彦 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70221976)
• 研究分担者: 熊野 匠人 筑波大学, 生命環境系, 助教 (70585025) ; 橋本 義輝 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (00323254) ; 東端 啓貴 東洋大学, 生命科学部, 准教授 (20344864)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 193,050千円 (直接経費: 148,500千円、間接経費: 44,550千円); 2015年度: 35,880千円 (直接経費: 27,600千円、間接経費: 8,280千円); 2014年度: 39,650千円 (直接経費: 30,500千円、間接経費: 9,150千円); 2013年度: 39,520千円 (直接経費: 30,400千円、間接経費: 9,120千円); 2012年度: 43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円); 2011年度: 34,970千円 (直接経費: 26,900千円、間接経費: 8,070千円)
• キーワード: 微生物 / 酵素 / 代謝 / 精製 / バイオテクノロジー

研究成果の概要

ペプチド結合以外の炭素-窒素（C-N）結合を切断する酵素や合成する酵素は、基礎・応用面で重要であるにも関わらずプロテアーゼほど精力的に行われていない。既知のC-N結合切断酵素や合成酵素のみならず、反応機構が異なる種々のタイプの酵素群を対象としてタンパク質・遺伝子レベルから解析し、C-N結合切断および酵素群の機能解析を行った。さらに、その触媒機能を利用した有用物質生産系基盤技術を構築した。

評価記号

検証結果 (区分)

A-

研究成果

• [雑誌論文] Amide compound synthesis by adenylation domain of bacillibactin synthetase (2017)
  • 著者名/発表者名: Abe, T., Hashimoto, Y., Sugimoto, S., Kobayashi, K., Kumano, T., & Kobayashi, M.
  • 雑誌名: J. Antibiot., 巻: 70 号: 4 ページ: 435-442
  • DOI: 10.1038/ja.2016.117
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New function of aldoxime dehydratase: Redox catalysis and the formation of an expected product (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamada, M., Hashimoto, Y., Kumano, T., Tsujimura, S. & Kobayashi, M.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12 号: 4 ページ: e0175846-e0175846
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0175846
  • NAID: 120007129139
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Peptide Bond Synthesis by a Mechanism Involving an Enzymatic Reaction and a Subsequent Chemical Reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe, T., Hashimoto, Y., Zhuang, Y., Ge, Y., Kumano, T., & Kobayashi, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem., 巻: 291 号: 4 ページ: 1735-1750
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.700989
  • NAID: 120007128491
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of aldoxime dehydratase and its catalytic mechanism involved in carbon-nitrogen triple-bond synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomura, J., Hashimoto, H., Ohta, T., Hashimoto, Y., Wada, K., Naruta, Y., Oinuma, K-I., & Kobayashi, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 号: 8 ページ: 2810-2815
  • DOI: 10.1073/pnas.1200338110
  • 査読あり
• [学会発表] 枯草菌細胞壁合成に関与する酵素による新規ペプチド合成反応における反応機構解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安部 智子、橋本 義輝、荘 葉、熊野 匠人、葛 寅、小林 達彦
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、北海道・札幌市
• [学会発表] Adenylate-forming superfamily酵素における新規ペプチド/アミド合成の反応機構解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本 義輝、安部 智子、熊野 匠人、荘 葉、葛 寅、小林 達彦
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、北海道・札幌市
• [学会発表] ニトリル前駆体アナログの微生物代謝 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石上 佳奈、橋本 義輝、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、北海道・札幌市
• [学会発表] ニトリル合成酵素の多機能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 優駿、橋本 義輝、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 岡山県岡山市、岡山大学
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] 微生物代謝および酵素の分子機構と機能開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林 達彦
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会大会 日本農芸化学会賞受賞講演
  • 発表場所: 岡山県岡山市、岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Microbial degradation of an analog of nitrile precursor (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiteru Hashimoto, Suguru Ohsuka and Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: 2015 International Symposium on New Frontiers in Microbiology and Biotechnology
  • 発表場所: 無錫、中国
  • 年月日: 2015-01-12
  • 国際学会
• [学会発表] New synthetic formation of a carbon-nitrogen bond by unique enzyme function (2015)
  • 著者名/発表者名: Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: BIT’s 6th Annual Symposium of Enzyme & Biocatalysis 2015
  • 発表場所: 南京・中国
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アルドキシム脱水酵素の多機能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 優駿、橋本 義輝、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: BMB2015（第 38回日本分子生物学会年会、第 88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド、兵庫県・神戸市
• [学会発表] ニトリル前駆体アナログ分解菌の培養条件検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大須賀 勝、橋本 義輝、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都府京都市、国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-18
• [学会発表] 枯草菌細胞壁合成に関与する酵素の基質特異性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本 義輝、荘 葉、安部 智子、葛 寅、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都府京都市、国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-18
• [学会発表] Enzymatic dipeptide synthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Abe,Y.Hashimoko,Y.Zhuang,Y.Ge,T.Kumano,M.Kobayashi
  • 学会等名: FEBS EMBO 2014 Conference
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Substrate specificity in peptide synthetic reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Hashimoto,T.Abe,Y.Zhuang,Y.Ge,T.Kumano,M.Kobayashi
  • 学会等名: FEBS EMBO 2014 Conference
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] 枯草菌細胞壁合成に関与する酵素を用いたペプチド合成の基質特異性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荘 葉、橋本 義輝、安部 智子、葛 寅、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 2014年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東京、明治大学
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Unique reaction of carbon-nitrogen triple bond synthetic enzyme (2014)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Yamada, Yoshiteru Hashimoto, Takuto Kumano and Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: 2014 International Symposium on New Frontiers in Microbiology and Biotechnology
  • 発表場所: Wuxi, China
  • 年月日: 2014-03-14
• [学会発表] Microbial nitrile-synthetic enzyme involved in C-N triple bond formation: Unique function and reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Junpei Nomura,Hiroshi Hashimoto,Takehiro Ohta,Yoshiteru Hashimoto and Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: BioMicroWorld 2013
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2013-10-03
• [学会発表] Unique heme-containing enzyme involved in formation of carbon-nitrogen triple bond: Expression, structural and mechanistic understanding and the potential for nitrile synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Junpei Nomura,Hiroshi Hashimoto,Takehiro Ohta,Yoshiteru Hashimoto, Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: Enzyme Engineering XXII
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] 枯草菌細胞壁合成に関与する酵素を利用したオリゴペプチド合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荘 葉、橋本 義輝、安部 智子、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] 炭素-窒素３重結合形成に関わる酵素の構造機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林 達彦
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] ニトリル前駆体アナログ分解菌のスクリーニング (2013)
  • 著者名/発表者名: 大須賀 勝、橋本 義輝、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] アルドキシムデヒドラターゼの立体構造と反応機構解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野村 純平、橋本 博、太田 雄大、橋本 義輝、和田 浩一、成田 吉徳、老沼 研一、山田 優駿、小林 達彦
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] Unique enzyme reaction involved in the synthesis of a carbon-nitrogen bond (2013)
  • 著者名/発表者名: Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: 2013 Annual Meeting of Society for Industrial Microbiology ＆ Biotechnology (SIMB
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2013-08-12
  • 招待講演
• [学会発表] Nitrile-synthetic enzyme involved in the formation of a carbon-nitrogen triple bond (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi, J.Nomura and Y.Hashimoto
  • 学会等名: Experimental Biology 2013
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-04-23
• [学会発表] 微生物代謝の分子機構と物質生産への機能開発
  • 著者名/発表者名: 小林 達彦
  • 学会等名: BioJapan2012
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Diverse metabolism of toxic isonitrile compounds and the degrading enzymes
  • 著者名/発表者名: Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: 2012 Annual meeting, Society for Industrial Microbiology & Biotechnology
  • 発表場所: Washington,DC, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Unique biogenesis of carbon-nitrogen-cleaving enzyme harnessing a new mechanism
  • 著者名/発表者名: Michihiko Kobayashi, Z. Zhou & Yoshiteru Hashimoto
  • 学会等名: 2012 Annual meeting, American Society for Biochemistry and Molecular Biology
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Aldoxime dehydratase: Crystal structure and catalytic mechanism involved in carbon-nitrogen triple bond synthesis
  • 著者名/発表者名: Yoshiteru Hashimoto, Junpei Nomura, Hiroshi Hashimoto, Takehiro Ohta, Koichi Wada, Yoshinori Naruta, Ken-Ichi Oinuma & Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: 2013 International Symposium on New Frontiers in Microbiology and Biotechnology
  • 発表場所: Wuxi, China
• [学会発表] Microbial Nitrile-synethetic Metabolism and the Enzyme
  • 著者名/発表者名: Junpei Nomura, Ken-Ichi Oinuma, Yoshiteru Hashimoto & Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: American Society for Microbiology 112th General Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Discovery of a novel enzyme involved in cleavage of a nitrogen-carbon triple bond
  • 著者名/発表者名: Hiroyoshi Sato, Yoshiteru Hashimoto, & Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: The 12th Japan-China-Korea Joint Symposium on Enzyme Engineering
  • 発表場所: Kanazawa, Japan, Kanazawa Excel Hotel Tokyu
• [学会発表] 枯草菌細胞壁合成に関与する酵素を用いた新規ペプチド合成法
  • 著者名/発表者名: 荘 葉、橋本 義輝、安部 智子、葛 寅、熊野 匠人、小林 達彦
  • 学会等名: 2013年度日本農芸化学会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
• [学会発表] 枯草菌細胞壁合成に関与する酵素の新規アミド結合触媒反応
  • 著者名/発表者名: 荘 葉、安部 智子、葛 寅、橋本 義輝、小林 達彦
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡、福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
• [学会発表] Arthrobacter属放線菌由来新規イソニトリルヒドラターゼの部位特異的変異解析
  • 著者名/発表者名: 橋本 義輝、佐藤 太祐、小林 達彦
  • 学会等名: 2012年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京、府中の森芸術劇場
• [学会発表] 微生物と酵素の潜在機能の開拓: 探索と戦略
  • 著者名/発表者名: 小林 達彦
  • 学会等名: 2012年度日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都、京都女子大学
• [学会発表] 新規イソニトリルヒドラターゼの機能解析
  • 著者名/発表者名: 佐藤 太祐、橋本 義輝、小林 達彦
  • 学会等名: 2012年度日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都、京都女子大学
• [学会発表] ニトリル合成酵素の変異体構築および諸性質の解析
  • 著者名/発表者名: 野村 純平、橋本 義輝、小林 達彦
  • 学会等名: 2012年度日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都、京都女子大学
• [学会発表] シュードモナス属細菌由来ニトリル合成酵素の変異体解析
  • 著者名/発表者名: 野村 純平、橋本 義輝、小林 達彦
  • 学会等名: 84回 生化学会大会
  • 発表場所: 京都、国立京都国際会館
• [学会発表] 新規イソニトリルヒドラターゼの諸性質と活性残基の同定
  • 著者名/発表者名: 佐藤 太祐、橋本 義輝、小林 達彦
  • 学会等名: 84回 生化学会大会
  • 発表場所: 京都、国立京都国際会館
• [学会発表] Unique enzyme reactions involved in the formation of a carbon-nitrogen bond
  • 著者名/発表者名: Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: Enzyme Engineering XXI
  • 発表場所: Colorado,USA
  • 招待講演
• [学会発表] New isonitrile hydratase from Arthrobacter: Characterization and identification of the active site
  • 著者名/発表者名: Hiroyoshi Sato, Yoshiteru Hashimoto, and Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: Internationar Union of Microbiological Societies 2011 Congress (IUMS 2011 Congress)
  • 発表場所: 札幌、札幌コンベンションセンター
• [学会発表] Microbial nitrile metabolism: Regulation and utilization
  • 著者名/発表者名: Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: Society for Industrial Microbiology 61st Annual Meeting (SIM)
  • 発表場所: New Orleans,USA
  • 招待講演
• [学会発表] Microbial cleavage of nitrogen-carbon triple bond: Metabolism and enzyme
  • 著者名/発表者名: Hiroyoshi Sato, Yoshiteru Hashimoto and Michihiko Kobayashi
  • 学会等名: American Society for Microbiology 111th General Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.microbes.agbi.tsukuba.ac.jp/kobayashi/