連鎖球菌における宿主細胞外マトリックス（グリコサミノグリカン）の代謝機構

• 研究課題/領域番号: 23580112
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 橋本 渉 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30273519)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 連鎖球菌 / 宿主細胞外マトリックス / グリコサミノグリカン / 代謝機構 / イソメラーゼ / 還元酵素 / X線結晶構造解析 / 不飽和グルクロニルヒドロラーゼ / 応用微生物学 / 微生物代謝 / 構造生物学 / 代謝酵素 / 遺伝子クラスター / 構造機能相関 / 異性化酵素 / 細胞外マトリックス / 感染症

研究概要

病原性連鎖球菌により宿主細胞外マトリックス（グリコサミノグリカン）の分解で生じる不飽和ウロン酸（グルクロン酸とイズロン酸）は、イソメラーゼGbs1892と還元酵素Gbs1891の逐次反応により2-ケト-3-デオキシ-D-グルコン酸に代謝されることを初めて明らかにした。本研究者らが見出した連鎖球菌遺伝子クラスターは、グリコサミノグリカンの断片化、分解並びに代謝に関わる酵素をコードしているため、本クラスターを細菌感染症対策のターゲットとして位置付けることができる。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure of a bacterial unsaturated glucuronyl hydrolase with specificity for heparin (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 289(8) ページ: 4787-4797
  • NAID: 120005690193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of Pedobacter heparinus heparin lyase Hep III with the active site in a deep cleft (2014)
  • 著者名/発表者名: Wataru Hashimoto, Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 53(4) ページ: 77-786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of a bacterial unsaturated glucuronyl hydrolase with specificity for heparin (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata. and Wataru Hashimoto
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 289 号: 8 ページ: 4787-4797
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.522573
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel bleb-dependent polysaccharide export system in the nitrogen-fixing Azotobacter vinelandii subjected to low nitrogen gas levels (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Hashimoto, Yukiko Miyamoto, Mayumi Yamamoto, Fuminori Yoneyama, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: Int. Microbiol 巻: 16(1) ページ: 35-44
  • NAID: 120005307062
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel bleb-dependent polysaccharide export system in the nitrogen-fixing Azotobacter vinelandii subjected to low nitrogen gas levels (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Hashimoto, Yukiko Miyamoto, Mayumi Yamamoto, Fuminori Yoneyama, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: International Micribiology 巻: 16 ページ: 35-44
  • NAID: 120005307062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induced-fit motion of a lid loop involved in catalysis in alginate lyase A1-III. Acta Crystallograph. Sect (2012)
  • 著者名/発表者名: Bunzo Mikami, Mizuho Ban, Sachiko Suzuki, Hye-Jin Yoon, Osamu Miyake, Masayuki Yamasaki, Kohei Ogura, Yukie Maruyama, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: D Biological Crystallopgraphy 巻: 68(9) ページ: 1207-1216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of heteropolysaccharide alginate by periplasmic solute-binding proteins of a bacterial ABC transporter (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Nishitani, Yukie Maruyama, Takafumi Itoh, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51(17) ページ: 3622-3633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of alginate ABC importer from Sphingomonas sp. strain A1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukie Maruyama, Takafumi Itoh, Yu Nishitani, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: Acta Crystallograph. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun 巻: 68 (3) ページ: 317-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induced-fit motion of a lid loop involved in catalysis in alginate lyase Al-III. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mikami B.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 巻: 68 号: 9 ページ: 1207-1216
  • DOI: 10.1107/s090744491202495x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of heteropolysaccharide alginate by periplasmic solute-binding proteins of a bacterial ABC transporter. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishitani Y.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 17 ページ: 3622-3633
  • DOI: 10.1021/bi300194f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of alginate ABC importer from Sphingomonas sp. strain A1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukie Maruyama
  • 雑誌名: Acta Crystallograph. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun. 巻: 68 ページ: 317-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Azotobacter vinelandii gene clusters for two types of peptidic and catechol siderophores produced in response to molybdenum (2011)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Yoneyama, Mayumi Yamamoto, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: J. Appl. Microbiol 巻: 111 (4) ページ: 932-938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioethanol production from marine biomass alginate by metabolically engineered bacteria (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Takeda, Fuminori Yoneyama, Shigeyuki Kawai, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci 巻: 4 (7) ページ: 2575-2581
  • 査読あり
• [学会発表] 連鎖球菌による宿主細胞外マトリクス(グリコサミノグリカン)の代謝機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本渉、丸山如江、高瀬隆一、中道優介、三上文三、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] 細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中道優介、三上文三、村田幸作、橋本渉
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度関西・中四国・西日本支部大会
  • 発表場所: 県立広島大学
  • 年月日: 2013-09-06
• [学会発表] 細菌のアルギン酸代謝に関わる新規なNADH要求性α-ケト酸還元酵素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高瀬隆一、河井重幸、橋本渉、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度関西・中四国・西日本支部大会
  • 発表場所: 県立広島大学
  • 年月日: 2013-09-06
• [学会発表] ヘパリン分解細菌由来ヘパラン硫酸リアーゼHepCの結晶構造と活性部位 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本渉、丸山如江、中道優介、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] 酸性多糖の分解に関わる細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのクラスター分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中道優介、丸山如江、橋本渉、村田幸作
  • 学会等名: 日本生化学会2012年度大会
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] ヒト関連細菌由来グリコサミノグリカン分解遺伝子クラスターにおけるヘパラン硫酸リアーゼ (2012)
  • 著者名/発表者名: 橋本渉、丸山如江、中道優介、三上文三、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] グリコサミノグリカン分解に関わる細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼの基質認識機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中道優介、丸山如江、橋本渉、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 酸性多糖の代謝に関わる細菌由来α-ケト酸還元酵素のX線結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高瀬隆一、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] ヒト関連細菌由来グリコサミノグリカン分解遺伝子クラスターにおけるヘパラン硫酸リアーゼ (2012)
  • 著者名/発表者名: 橋本 渉
  • 学会等名: 日本農芸化学会平成24年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
• [学会発表] グリコサミノグリカン分解に関わる細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼの基質認識機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中道優介
  • 学会等名: 日本農芸化学会平成24年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
• [学会発表] 連鎖球菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中道優介、丸山如江、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度関西支部大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-10-02
• [学会発表] ポリウロン酸の代謝に関わる細菌由来α-ケト酸還元酵素の構造機能相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高瀬隆一、三上文三、橋本渉、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度関西支部大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-10-02
• [学会発表] 連鎖球菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中道優介
  • 学会等名: 日本農芸化学会平成23年度関西・中部支部合同大会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 連鎖球菌による宿主細胞外マトリクス（グリコサミノグリカン）の代謝機構
  • 著者名/発表者名: 橋本 渉、丸山如江、高瀬隆一、中道優介、三上文三、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（川崎市）
• [学会発表] 細菌のアルギン酸代謝に関わる新規なNADH要求性α-ケト酸還元酵素
  • 著者名/発表者名: 高瀬隆一、河井重幸、橋本 渉、村田幸作
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部および日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区合同大会
  • 発表場所: 県立広島大学（広島市）
• [学会発表] 細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのヘパリン二糖認識機構
  • 著者名/発表者名: 中道優介、三上文三、村田幸作、橋本 渉
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部および日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区合同大会
  • 発表場所: 県立広島大学（広島市）
• [学会発表] 酸性多糖の分解に関わる細菌由来不飽和グルクロニルヒドロラーゼのクラスター分析
  • 著者名/発表者名: 中道優介
  • 学会等名: 日本生化学会2012年度大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県）
• [学会発表] ヘパリン分解細菌由来ヘパラン硫酸リアーゼHepCの結晶構造と活性部位
  • 著者名/発表者名: 橋本 渉
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
• [備考] ①2013年10月19、20日、「京都大学宇治キャンパス公開」にて、一般市民向けに研究内容を紹介するパンフレットとポスターの作成に協力した。(アウトリーチ活動)
• [備考] ②2012年10月20、21日、「京都大学宇治キャンパス公開」にて、一般市民向けに研究内容を紹介するパンフレットとポスターの作成に協力した。(アウトリーチ活動)
• [備考] ③2011年10月22、23日、「京都大学宇治キャンパス公開」にて、一般市民向けに研究内容を紹介するパンフレットとポスターの作成に協力した。(アウトリーチ活動)
• [備考] ①Yusuke Nakamichi, Ai Kaneko, Kanate Temtrirath, Ryuichi Takase, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Structural determinants in bacterial unsaturated glucuronyl hydrolase for degradation of heparin disaccharides. SPring-8 User Experiment Report, 2013B1260 (2013).(研究成果データベース)
• [備考] ②Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Ai Kaneko, Ryuichi Takase, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Crystal structure of heparan sulfate lyase HepC from Pedobacter heparinus. SPring-8 User Experiment Report, 2013A1106 (2013).(研究成果データベース)
• [備考] ③Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of unsaturated glucuronyl hydrolase specific for heparin. PDB ID, 3WIW, 2013年9月26日.(研究成果データベース)
• [備考] ④Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Crystal structure of heparan sulfate lyase HepC from Pedobacter heparinus. PDB ID, 4MMH, 2013年9月9日.(研究成果データベース)
• [備考] ⑤Yukie Maruyama, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, Kousaku Murata, and Wataru Hashimoto. Crystal structure of heparan sulfate lyase HepC mutant from Pedobacter heparinus. PDB ID, 4MMI, 2013年9月9日.(研究成果データベース)
• [備考] ⑥Yusuke Nakamichi, Yukie Maruyama, Bunzo Mikami, Wataru Hashimoto, and Kousaku Murata. Crystal structure of unsaturated glucuronyl hydrolase mutant D115N from Streptcoccus agalactiae. PDB ID, 3VXD, 2012年9月11日.(研究成果データベース)
• [備考] ⑦Wataru Hashimoto, Yukie Maruyama, Ryuichi Takase, Yusuke Nakamichi, Bunzo Mikami, and Kousaku Murata. Crystal structure of streptococcalα-keto acid reductase involved in metabolism of glycosaminoglycans. SPring-8 User Experiment Report, 2011B2055 (2011).(研究成果データベース)