細胞表層提示型キチナーゼのキチン分解機構の解明と糖転移活性向上によるオリゴ糖生産

• 研究課題/領域番号: 25850234
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境農学(含ランドスケープ科学)
• 研究機関: 福井県立大学
• 研究代表者: 伊藤 貴文 福井県立大学, 生物資源学部, 准教授 (10402827)
• 研究協力者: 日竎 隆雄 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (00285181) ; 木元 久 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (70283166) ; 藤井 豊 福井大学, 医学部, 教授 (80211522)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: Chitinase / Paenibacillus / Structural biology / chitin oligosaccharides / chitinase / structural biology / chitin / oligosaccharides

研究成果の概要

本研究は、Paenibacillus 属細菌由来新規キチナーゼChiWのキチン分解機構の解明と、その糖転移活性の向上を目的とした。(1) ChiWキチン分解能力の解明: ChiWの複合ドメイン構造を2.0オングストローム分解能で決定した。また、ChiWのドメイン構造がキチン分解時に協奏的に働いていることが示唆された。(2) ChiW糖転移活性の向上: 120-130%オリゴ糖合成活性が上昇した変異体が2種類取得された。(3) 細菌P. FPU-7のキチン分解機構に関する研究: P. FPU-7培養上清に含まれるタンパク質を決定した結果、ChiW以外にも複数種類のキチン分解酵素を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Colorimetric Determination of Fructose for the High-Throughput Microtiter Plate Assay of Glucose Isomerase (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Katano, M. Takakuwa, T. Itoh, T. Hibi
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 巻: 79 号: 7 ページ: 1057-1060
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1010477
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microplate Assay of α-Glucosidase and Its Inhibitors Based on the Direct Reduction of Molybdosilicate by Glucose (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Katano, M. Takakuwa, T. Itoh, T. Hibi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 31 号: 12 ページ: 1291-1295
  • DOI: 10.2116/analsci.31.1291
  • NAID: 130005129734
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Paenibacillus属細菌のキチン分解機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木元 久, 伊藤 貴文, 日び 隆雄, 藤井 豊, 草桶 秀雄
  • 雑誌名: 応用糖質化学 巻: 4 ページ: 113-120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the catalytic domains of Paenibacillus sp. strain FPU-7 cell-surface-expressed chitinase ChiW. (2014)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Hibi, T., Sugimoto, I., Suzuki, F., Fujii, Y., Taketo, A. and Kimoto, H.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. F Struct. Biol. Commun. 巻: 70 号: 3 ページ: 350-353
  • DOI: 10.1107/s2053230x14002325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression, purification, and characterization of Paenibacillus cell surface-expressed chitinase ChiW with two catalytic domains (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Itoh, I. Sugimoto, T. Hibi, F. Suzuki, K. Matsuo, Y. Fujii, A. Taketo, H. Kimoto
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 78 号: 4 ページ: 624-634
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.891935
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative degradation of chitin by extracellular and cell surface-expressed chitinases from Paenibacillus sp. strain FPU-7. (2013)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Hibi, T., Fujii, Y., Sugimoto, I., Fujiwara, A., Suzuki, F., Iwasaki, Y., Kim, J-K., Taketo, A. and Kimoto, H.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 79 号: 23 ページ: 7482-7490
  • DOI: 10.1128/aem.02483-13
  • 査読あり
• [学会発表] 固い細胞壁を細菌はどのようにして破壊するのか-細胞表層結合型キチナーゼの立体構造解析- (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 貴文, 日び 隆雄, 木元 久
  • 学会等名: 第8回北陸合同バイオシンポジウム2015
  • 発表場所: 山中節と温泉の館 山中座 (石川県・加賀市)
  • 年月日: 2015-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] 立体構造に基づく糖質関連酵素の反応機構の解明とポストゲノミクスへの新展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 貴文
  • 学会等名: 日本農芸化学会、中部支部第173回例会
  • 発表場所: 名古屋大学農学部 (愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 2015-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Paenibacillus属細菌由来細胞表層キチナーゼChiWの組換えタンパク質発現と細胞表層結合ドメインの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 貴文, 日ビ 隆雄, 横内 佳奈, 高宮 杏奈, 藤井 豊, 武藤 明, 木元 久
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学、岡山市
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 立体構造に基づく糖質関連酵素の反応機構の解明とポストゲノミクスへの新展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 貴文
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会 奨励賞受賞講演
  • 発表場所: ホテルグランヴィア岡山、岡山市
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] “越前がに”のブランドイメージを活用した次世代型農業資材 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木元 久, 笠原 康一, 加藤 久晴, 伊藤 貴文, 日び 隆雄
  • 学会等名: 2014北陸合同バイオシンポジウム
  • 発表場所: 八尾ゆめの森 ゆうゆう館、富山市
  • 年月日: 2014-11-28 – 2014-11-29
• [学会発表] Paenibacillus属細菌由来キチン分解酵素ChiWのN末端領域の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 貴文, 日ビ 隆雄, 高宮 杏奈, 鈴木 史子, 杉本 郁美, 藤井 豊, 武藤 明, 木元 久
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 川崎市, 明治大学
• [学会発表] Chitinases secreted by Paenibacillus sp. strain IK-5 form a huge complex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimoto, H., Itoh, T., Hibi, T., Fujiwara, A., Fujii, Y., Tanaka, Y., Suzuki, F., Taketo, A., Kusaoke, H.
  • 学会等名: 10th Asia-Pacific Chitin & Chitosan Symposium
  • 発表場所: 米子市, 米子コンベンションセンター BIG SHIP
  • 招待講演
• [学会発表] Paenibacillus str. FPU-7由来キチナーゼ ChiWのN末端領域の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高宮 杏奈, 伊藤 貴文, 日ビ 隆雄, 大門 結花, 髙木 良樹, 仲上 真由, 鈴木 史子, 杉本 郁美, 藤井 豊, 武藤 明, 木元 久
  • 学会等名: 2013北陸合同バイオシンポジウム
  • 発表場所: 七尾市, 国民宿舎能登小牧台 コンベンションホール「万葉」
• [備考] 福井県立大学 教員情報 生物資源学部 伊藤 貴文
  • URL: http://fpuinfo.fpu.ac.jp/fpu/system/php/faculties_open/showone.php?id=ito-t
• [備考] 応用生化学領域ホームページ
  • URL: http://biotech.fpu.ac.jp/3f.html
• [備考] 教員情報
  • URL: http://fpuinfo.fpu.ac.jp/fpu/system/php/faculties_open/showone.php?id=ito-t