βペプチド分解酵素を提示した全細胞触媒の創出とβポリアスパラギン酸合成への応用

• 研究課題/領域番号: 24550180
• 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: 環境関連化学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 平石 知裕 独立行政法人理化学研究所, 前田バイオ工学研究室, 専任研究員 (20321804)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: βペプチド / ポリアスパラギン酸 / 分解酵素 / 細胞表層工学 / 酵素合成 / 進化工学 / バイオベースポリマー

研究成果の概要

本研究では、新奇な酵素であるβペプチド分解酵素(PahZ1)を提示した全細胞触媒を作製し、これを利用した高効率なβポリアスパラギン酸(β-PAA)合成法の開発を目指した。本研究により、PahZ1の基質認識機構に関する詳細な知見が得られ、これに基づいた進化工学によって本酵素の優良変異体を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of mutation at position 285 of Ralstonia pickettii T1 poly[(R)-3-hydroxybutyrate] depolymerase on its activities (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Liu Tzea, T. Hiraishi*, K. Sudesh, and M. Maeda
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 巻: 98 号: 16 ページ: 7061-7068
  • DOI: 10.1007/s00253-014-5660-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directed Evolution of Poly[(R)-3-hydroxybutyrate] Depolymerase Using Cell Surface Display System: Functional Importance of Asparagine at Position 285 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Liu Tzea, T. Hiraishi*, K. Sudesh, and M. Maeda
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 巻: 97 号: 11 ページ: 4859-4871
  • DOI: 10.1007/s00253-012-4366-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning the Enzymatic Hydrolysis of Biodegradable Polyesters and It’s Application to Surface Patterning (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Kikkawa, Masato Fukuda, Nobuhiro Ichikawa, Ayumi Kashiwada, Kiyomi Matsuda, Masatoshi Kanesato, Tomohiro Hiraishi
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 1 号: 15 ページ: 4667-4670
  • DOI: 10.1039/c3ta01670f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Display of Functionally Active PHB Depolymerase on Escherichia coli Cell Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Hiraishi, Koichi Yamashita, Masafumi Sakono, Jun Nakanishi, Tan Liu Tzea, Kumar Sudesh, Hideki Abe, and Mizuo Maeda
  • 雑誌名: Macromolecular Bioscience 巻: 12 号: 2 ページ: 218-224
  • DOI: 10.1002/mabi.201100273
  • 査読あり
• [学会発表] Pedobacter sp. KP-2由来ポリアスパラギン酸分解酵素の構造と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平石知裕、久野玉雄、阿部英喜、城宜嗣、前田瑞夫
  • 学会等名: 第63回高分子討論大会
  • 発表場所: 長崎・長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] ポリアスパラギン酸分解酵素の結晶構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • 学会等名: 第63回高分子討論大会
  • 発表場所: 長崎・長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Pedobacter sp. KP-2由来ポリアスパラギン酸分解酵素のオリゴアスパラギン酸分解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平石知裕、前田瑞夫
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋・名古屋国際会議場
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [学会発表] ポリヒドロキシブタン酸分解酵素触媒部位の進化工学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平石知裕、前田瑞夫
  • 学会等名: 第3回 JACI/GSCシンポジウム（第14回 GSCシンポジウム）
  • 発表場所: 東京・東京国際フォーラム
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-23
• [学会発表] ポリヒドロキシブタン酸分解酵素触媒ドメインの進化工学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平石知裕、前田瑞夫
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都・京都国際会館
• [学会発表] バイオポリエステル分解酵素の高機能化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平石知裕、前田瑞夫
  • 学会等名: 第2回 JACI/GSCシンポジウム（第13回 GSCシンポジウム）
  • 発表場所: 大阪・メルパルク大阪
• [学会発表] ポリアスパラギン酸分解酵素の結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 鳥取・とりぎん文化会館
• [学会発表] 進化工学によるバイオポリエステル分解酵素の高性能化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平石知裕、前田瑞夫
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 石川・金沢大学
• [学会発表] ポリアスパラギン酸分解酵素の結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • 学会等名: 日本結晶学会平成25年度年会
  • 発表場所: 熊本・熊本大学
• [学会発表] ポリ-β-アスパラギン酸分解酵素とオリゴマー基質との複合体の結晶構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久野玉雄、平石知裕、南皓介、桝田エリ子、阿部英喜、前田瑞夫、城宜嗣
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸・神戸ポートアイランド
• [学会発表] Crystal structure of poly-β-aspartate Hydrolase from Pedobacter sp. KP-2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tamao HISANO, Tomohiro HIRAISHI, Kosuke MINAMI, Eriko MASUDA, Hideki ABE, Mizuo MAEDA, and Yoshitsugu SHIRO
  • 学会等名: International Conference on Bio-based Polymers (ICBP 2013)
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] PHB分解酵素変異体によるPHB吸着・分解反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 位田雄祐、平石知裕*、前田瑞夫
  • 学会等名: 第22回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京・東京大学
• [学会発表] 進化工学的手法によるポリヒドロキシブタン酸分解酵素反応機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平石知裕*、前田瑞夫
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋・名古屋工業大学
• [学会発表] Functional improvement of poly[(R)-3-hydroxybutyrate] depolymerase (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hiraishi*, and M. Maeda
  • 学会等名: IUMRS-ICEM 2012
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA・Yokohama・Japan
• [学会発表] Mechanism of enzymatic degradation of poly[(R)-3-hydroxybutyrate] as revealed by analysis of its depolymerase mutants (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Inden, T. Hiraishi*, and M. Maeda
  • 学会等名: IUMRS-ICEM 2012
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA・Yokohama・Japan
• [学会発表] Functional improvement of polyhydroxybutyrate depolymerase (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hiraishi*, and M. Maeda
  • 学会等名: International Symposium on Biological Polyesters (ISBP 2012)
  • 発表場所: Pullman Reef Hotel・Cairns・Australia
• [図書] Protein Engineering - Technology and Application (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hiraishi*, and S. Taguchi
  • 総ページ数: 187
  • 出版者: InTech
• [備考] 理化学研究所 前田バイオ工学研究室
  • URL: http://www.riken.jp/lab-www/bioengineering/index.htm
• [備考] 独立行政法人理化学研究所 研究紹介 主任研究員研究室 前田バイオ工学研究室
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/chief/bioeng/
• [備考] 独立行政法人理化学研究所 研究紹介 主任研究員研究室 前田バイオ工学研究室
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/chief/bioeng/