多糖合成酵素に関する新しい分子反応機構の構築と応用研究

• 研究課題/領域番号: 24658089
• 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, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (90186312)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 多糖 / ドメイン / 合成

研究概要

多糖合成酵素と中型オリゴ糖合成酵素を分子解析することにより、反応に関わる構造因子の決定が目的である。また、本因子の制御で新たなオリゴ糖の生成も目的であり、以下の結果を得た。（１）多糖合成酵素：触媒アミノ酸は２つのGluであった。C末端領域に多糖合成の因子が存在した。（２）中型オリゴ糖合成酵素：立体構造を解明し、触媒残基をAspおよびGluと決定した。活性部位から離れた２つの芳香族アミノ酸の役割を調べ、１つが酵素機能を向上させることが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural elucidation of cyclization mechanism ofα-1,6-glucan by Bacillus circulans T3040 cycloisomaltooligo- saccharide glucanotransferase (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Suzuki, Zui Fujimoto, Young-Min Kim, Mitsuru Momma, Naomi Kishine, Ryuichiro Suzuki, Shiho Suzuki, Shinsichi Kitamura, Mikihiko Kobayashi, Atsuo Kimura, Kazumi Funane
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 288(26): in press 号: 17 ページ: 12040-12051
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.547992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for cycloisomaltooligosac- charide production from starch by Bacillus circulans T-3040 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazumi Funane, Hitomi Ichinose, Motomi Araki, Ryuichiro Suzuki, Keitarou Kimura, Zui Fujimoto, Mikihiko Kobayashi, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol 巻: 98(9) 号: 9 ページ: 3947-3954
  • DOI: 10.1007/s00253-014-5515-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 4(1) ページ: 3-16
  • URL: http://jsag.jp/index_j.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] 糖質酵素の分子機構に関する研究. (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 4 ページ: 3-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repalcement of the catalytic nucleophle aspartyl residue of dextran glucosidase by cysteine sulfinate enhances transglucosylation ratio. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saburi W, Kobayashi M, Mori H, Okuyama M, Kimura A
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 288 号: 44 ページ: 31670-7
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.491449
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analyses of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulans T-3040. (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Kim YM, Momma M, Fujimoto Z, Kobayashi M, Kimura A, Funane K
  • 雑誌名: Acta Crystallogr F 巻: 69 号: 8 ページ: 946-949
  • DOI: 10.1107/s174430911301991x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular basis for the recognition of long-chain substrates by plant α-glucosidase. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tagami T, Yamashita K, Okuyama M, Mori H, Yao M, Kimura A
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 288 号: 26 ページ: 19296-19303
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.465211
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel mechanism for promotion of quercetin glycoside absorption by megalo α-1,6-glucosaccharide in the rat small intestine (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinoki A, Lang W, Thawornkuno C, Kang HK, Kumagai Y, Okuyama M, Mori H, Kimura A, Ishizuka S, Hara H
  • 雑誌名: Food Chem 巻: 136(2) 号: 2 ページ: 293-296
  • DOI: 10.1016/j.foodchem.2012.08.028
  • NAID: 120005228255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Key aromatic residue, possibly presenting at subsite +2 and +3, of glycoside hydrolase family 31 α-glucosidase regulates recognition on long-chain substrates. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tagami T, Okuyama M, Nakai H, Kim YM, Mori H, Taguchi K, Svensson B, Kimura A
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1834 号: 1 ページ: 329-335
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2012.08.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino Acids in Conserved Region II Are Crucial to Substrate Specificity, Reaction Velocity, and Regioselectivity in the Transglucosylation of Honeybee GH-13 α-Glucosidases (2012)
  • 著者名/発表者名: Tagami T, Tanaka Y, Okuyama M, Mori H, Kimura A
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 76 号: 10 ページ: 1967-1974
  • DOI: 10.1271/bbb.120473
  • NAID: 130004054024
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacteroides thetaiotaomicron VPI- 5482 glycoside hydrolase family 66 homolog catalyzes dextranolytic and cyclization reactions (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: 279(17) 号: 17 ページ: 3185-3191
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2012.08698.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degree of polymerization in dietaryα-1,6-glucosaccharides modulates symptom of experimental colitis in rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Iwaya, Jae-Sung Lee, Shinya Yamagishi, Aki Shinoki, Weeranuch Lang, Hee- Kwon Kang, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Hiroshi Hara, Atsuo Kimura, Satoshi Ishizuka
  • 雑誌名: Plos One 巻: 7(11) 号: 11 ページ: e50658-e50658
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0050658
  • 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: 1824(7) 号: 7 ページ: 919-924
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2012.04.001
  • 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
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 号: 24 ページ: 19927-19935
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.339036
  • 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: 287(24) 号: 24 ページ: 19916-19926
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.342444
  • NAID: 120005183151
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular mechanism of novel enzymes forming megalosaccharides (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Weeranuch Lang, Young-Min Kim, Michiyo Kanegae, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Kazumi Funane, Zui Fujimoto, Satoshi Ishizuka, Hiroshi Hara, Doman Kim, Atsuo Kimura
  • 学会等名: Korean Society for Microbiology and Biotechnology
  • 発表場所: BEXCO(Busan、韓国)
  • 招待講演
• [学会発表] Gluco- nobacter oxydans由来dextran dextrinaseの直鎖イソマルトメガロ糖の効率的な合成に関わる領域の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, Lang Weeranuch,貞慶樹里,奥山正幸,森春英,木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学(川崎市多摩区)
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究：新規な糖質機能の発見と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 平成25年度日本応用糖質科学会北海道支部シンポジウム（招待講演）
  • 発表場所: 北農ビル（札幌市中央区）
  • 招待講演
• [学会発表] Gluconobacter oxydans由来dextran dextrinaseの直鎖イソマルトメガロ糖の効率的な合成に関わる領域の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, Lang Weeranuch, 貞廣樹里, 奥山正幸, 森春英, 木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（川崎市多摩区）
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究.新規な糖質機能の発見と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 平成25年度日本応用糖質科学会北海道支部シンポジウム
  • 発表場所: 北農ビル(札幌市中央区)
  • 年月日: 2013-02-03
  • 招待講演
• [学会発表] Glucono- bacter oxydans由来dextran dextrinaseの直鎖イソマルトメガロ糖の合成に関わる領域 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, Weeranuch Lang,貞慶樹里,奥山正幸,森春英,木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部(札幌市北区)
• [学会発表] Gluconobacter oxydansが産生する2つのデキストラン合成酵素の同一性に関する解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 貞慶樹里,森春英,佐分利1=,奥山正幸,木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部(札幌市北区)
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部(札幌市北区)
  • 招待講演
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 応用糖質科学会平成25年度大会
  • 発表場所: 鹿児島大学農学部(鹿児島市)
• [学会発表] Gluco- nobacter oxydans由来dextran dextrinaseによる直鎖イソマルトメガロ糖の酵素合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也,Weeranuch Lang,貞慶樹里,奥山正幸,森春英,木村淳夫
  • 学会等名: 応用糖質科学会平成25年度大会
  • 発表場所: 鹿児島大学農学部(鹿児島市)
• [学会発表] Gluconobacter oxydans由来dextran dextrinaseによる直鎖イソマルトメガロ糖の酵素合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也，Weeranuch Lang，貞廣樹里，奥山正幸，森春英，木村淳夫
  • 学会等名: 応用糖質科学会平成25年度大会（ポスター賞受賞）
  • 発表場所: 鹿児島大学農学部（鹿児島市）
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 応用糖質科学会平成25年度大会（学会賞受賞・招待講演）
  • 発表場所: 城山観光ホテル（鹿児島市）
  • 招待講演
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会（招待講演）
  • 発表場所: 北海道大学農学部（札幌市北区）
  • 招待講演
• [学会発表] Gluconobacter oxydansが産生する2つのデキストラン合成酵素の同一性に関する解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 貞廣樹里，森春英，佐分利亘，奥山正幸，木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部（札幌市北区）
• [学会発表] Gluconobacter oxydans由来dextran dextrinaseの直鎖イソマルトメガロ糖の合成に関わる領域 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, Weeranuch Lang, 貞廣樹里, 奥山正幸, 森春英, 木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部（札幌市北区）
• [学会発表] デキストラン合成酵素dextran dextrinaseの触媒残基およびその機能の決定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 貞廣 樹里
  • 学会等名: 日本農芸化学会年次大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
• [学会発表] Structural insights into specificity for long-chain substrates of sugar beet α-glucosidase. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tagami T
  • 学会等名: Plant and Seaweed Polysaccharides Workshop
  • 発表場所: Nantes Event Center (Nantes, France)
• [学会発表] Domain organization and catalytic amino acids of dextran dextranase: structural similarity to inverting glucoamylase in catalytic domain (2012)
  • 著者名/発表者名: Sadahiro J
  • 学会等名: 26th Internal Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Madrid City Centre (Madrid, Spain)
• [図書] Molecular mechanism of carbohydrate-active enzymes and their application (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Kimura
  • 出版者: Kaiseisha Press
• [備考]
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/rfoa/abs/abs2-3.html
• [備考] 奥山正幸、木村淳夫:平成24年度サイエンス・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:平成25年度サイエンス・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