糖質酵素が示す糖転移反応を支配する新規な構造因子の分子機構の究明と応用

• 研究課題/領域番号: 26292049
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 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)
• 研究分担者: 奥山 正幸 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (00344490)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 糖質酵素 / 糖転移反応 / 構造因子

研究成果の概要

本研究の目的は、糖質酵素が示すオリゴ糖の合成反応（糖転移作用）を支配・向上できる新しい４つの現象を解析し、本反応の分子機構を知り、応用研究に結びつけることにある。以下に得られた成果を述べる。１）新奇なα-1,3-グルコシド転移酵素においてα-1,3転移を担う構造因子を確定した。２）触媒残基の変異酵素に見出された高転移活性に関して反応機構を調べ、強い転移能を有する変異体を取得した。３）活性部位にある細孔の分子解析を行い、触媒水の供給機能があることを推定した。４）多糖合成酵素が示すオリゴ糖合成に関与する構造因子を決定した。

研究成果

• [国際共同研究] ソウル大学/全南大学(韓国)
• [雑誌論文] Heterologous production and characterization of catalytic subunit of glucosidase II in Schizosaccharomyces pombe (2017)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Okuyama, Masashi Miyamoto, Takayoshi Tagami, Ichiro Matsuo, Ma Min, Ryo Serizawa, Masanari Tanuma, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 長鎖阻害剤の利用による植物α-グルコシダーゼの機能構造相関の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田上貴祥, 山下恵太郎, 奥山正幸, 森 春英, 姚 閔, 木村淳夫
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 6 ページ: 103-108
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] α-Glucosidases and α-1,4-glucan lyases: structures, functions, and physiological actions (2016)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Okuyama, Wataru Saburi, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences 巻: 73 号: 14 ページ: 2727-2751
  • DOI: 10.1007/s00018-016-2247-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two novel glycoside hydrolases responsible for the catabolism of cyclobis-(1→6)-α-nigerosyl (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Tagami, Eri Miyano, Juri Sadahiro, Masayuki Okuyama, Tomohito Iwasaki, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 291 号: 32 ページ: 16438-16447
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.727305
  • NAID: 120006666518
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kinetic properties and substrate inhibition of α-galactosidase from Aspergillus niger (2016)
  • 著者名/発表者名: Julan Liao, Masayuki Okuyama, Keigo Ishihara, Yoshinori Yamori, Shigeo Iki, Takayoshi Tagami, Haruhide Mori, Seiya Chiaba, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 80 号: 9 ページ: 1747-1752
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1136884
  • NAID: 120005955471
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient synthesis of α-galactosyl oligosaccharides using a mutant Bacteroides thetaiotaomicron retaining α-galactosidase (BtGH97b) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Okuyama, Kana Matsunaga, Ken-ichi Watanabe, Keitaro Yamashita, Takayoshi Tagami, Asako Kikuchi, Min Ma, Patcharapa Klahan, Haruhide Mori, Min Yao, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 284 号: 5 ページ: 766-783
  • DOI: 10.1111/febs.14018
  • NAID: 120006401450
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Purification and characterization of a chloride ion-dependent α-glucosidase from the midgut gland of Japanese scallop (Patinopecten yessoensis) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuda Y, Okuyama M, Iizuka T, Nakai H, Saburi W, Fukukawa T, Maneesan J, Tagami T, Naraoka T, Mori H & Kimura A
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 80 号: 3 ページ: 479-485
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1116926
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] α-Glucosidases and α-1,4-glucan lyases: structures, functions, and physiological actions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Okuyama, Wataru Saburi, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biochemical properties and substrate recognition mechanism of GH31 α-glucosidase from Bacillus sp. AHU 2001 with broad substrate specificity (2015)
  • 著者名/発表者名: Wataru Saburi, Masayuki Okuyama, Yuya Kumagai, Atsuo Kimura, Haruhide Mori
  • 雑誌名: Biochimie 巻: 108 ページ: 140-148
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2014.11.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insights into catalytic reaction that is involved in the reorientation of Trp238 at the substrate-binding site in GH13 dextran glucosidase (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Saburi W, Nakatsuka D, Hondoh H, Kato K, Okuyama M, Mori H, Kimura A, and Yao M
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 589 号: 4 ページ: 484-489
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.01.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural elements responsible for the glucosidic linkage-selectivity of a glycoside hydrolase family 13 exo-glucosidase (2015)
  • 著者名/発表者名: Wataru Saburi, Hiroaki Rachi-Otsuka, Hironori Hondoh, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: FEBS letters 巻: 589 号: 7 ページ: 865-869
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.02.023
  • NAID: 120005725141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different molecular complexity of linear-isomaltomegalosaccharides and β-cyclodextrin on enhancing solubility of azo dye ethyl red: Towards dye biodegradation (2014)
  • 著者名/発表者名: Weeranuch Lang, Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Janjira Maneesan, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Nobuo Sakairi, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Bioresource Technology 巻: 169 ページ: 518-524
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2014.07.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identity of the two dextran dextrinases produced by Gluconobacter oxydans ATCC 11894 and its localization change depending on the cell growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Juri Sadahiro, Haruhide Mori, Wataru Saburi, Masayuki Okuyama, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 456 号: 1 ページ: 500-505
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.115
  • 査読あり
• [学会発表] GH97α-galactosidase求核触媒変異酵素が触媒する糖転移反応の反応機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松永夏奈，奥山正幸，渡辺健一，田上貴祥，山下恵太郎，姚閔，森春英，木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成28年度大会
  • 発表場所: 福山大学宮地茂記念館（広島県・福山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Structure element to regulate transglucosidation specificity of Aspergillus niger α-glucosidase (2016)
  • 著者名/発表者名: Min Ma, Masayuki Okuyama, Megumi Sato, Takayoshi Tagami, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 学会等名: The Sixth Symposium on the Alpha-Amylase Family
  • 発表場所: Smolenice Castle (スモーレニス・スロバキア)
  • 年月日: 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Novel single- and double-anchor-type isomaltomegalosaccharides: production and function (2016)
  • 著者名/発表者名: Weeranuch Lang, Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Hiroshi Hara, Atsuo Kimura
  • 学会等名: The Sixth Symposium on the Alpha-Amylase Family
  • 発表場所: Smolenice Castle (スモーレニス・スロバキア)
  • 年月日: 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Purification and characterization of α-1,3-glucosidase from Aspergillus niger (2016)
  • 著者名/発表者名: Min Ma, Takayoshi Tagami, Masayuki Okuyama, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 2016 International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Marriott New Orleans (ニューオーリンズ・米国)
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Reaction mechanism of glycosidases by studying 1,5-anhydro-D-fructose (AF) production (2016)
  • 著者名/発表者名: Janjira Maneesan, Hideyuki Matsuura, Takayoshi Tagami, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 2016 International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Marriott New Orleans (ニューオーリンズ・米国)
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient production and characterization of α-1,3-glucosidase from Aspergillus niger (2016)
  • 著者名/発表者名: Min Ma, Takayoshi Tagami, Masayuki Okuyama, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Gluconobacter oxydans由来の菌体外酵素dextran dextrinaseは自らの生成物デキストランによって細胞表層から遊離する (2016)
  • 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2015年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 直鎖のアンカー型イソマルトメガロ糖：生産・機能・応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村 淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] Novel single- or double-anchor-type isomaltomegalosaccharide, which enables to solubilize BCS-II compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Kimura
  • 学会等名: International Symposium: Current Issues in Food Chemistry and Biotechnology
  • 発表場所: Seoul National University (平昌・韓国)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Improved production of megalosaccharides, namely linear isomaltomegalosaccharides, and their function (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Kimura
  • 学会等名: 30th Anniversary Fall Meeting and International Symposium of The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering
  • 発表場所: Incheon (Korea)
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of glycosylase and application: production and function of megalosaccharide (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Kimura
  • 学会等名: Joint HU-ITB Symposium
  • 発表場所: Bandung (Indonesia)
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Podospora anserina α-glucosidase の高い糖転移能に関わる構造因子 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福本健太, Song Kyung-Mo, 奥山正幸, 木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成27年度大会（第64回）
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Isomaltooligosaccharide 6-α-glucosyltransferaseの構造と触媒部位の機能性アミノ酸残基の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川田恭平，藤本瑞，鐘ケ江倫世，西村崇志，奥山正幸，森春英，木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成27年度大会（第64回）
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Production and function of megalosaccharides (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Kimura, Kazumi Funane, Zui Fujimoto, Satoshi Ishizuka, and Shinichi Kitamura
  • 学会等名: Satellite Workshop in DTU
  • 発表場所: Lyngby (Denmark)
  • 年月日: 2015-05-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of novel megalosaccharide-producing enzyme and its application (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Weeranuch Lang, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Satoshi Ishizuka, Hiroshi Hara, Young-Min Kim, Doman Kim, Atsuo Kimura
  • 学会等名: The 13th China-Japan-Korea Joint Symposium on Enzyme Engineering
  • 発表場所: Jeju (Korea)
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-20
• [学会発表] Dextran dextrinase の Phe602 の生成物特異性に関する影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂谷敦, 熊谷祐也, 貞廣樹里, Lang Weeranuch, 奥山正幸, 森春英, 木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成26 年度大会（第63 回）
  • 発表場所: 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Amphiphilic function of linear-isomaltomegalosaccharides (L-IMS) on ethyl red (ER) solubility (2014)
  • 著者名/発表者名: Weeranuch Lang, Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Nobuo Sakairi, Atsuo Kimura
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成26 年度大会（第63 回）
  • 発表場所: 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Molecular anatomy of novel megalosaccharide-producing enzymes (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: 2014 International Symposium on Biodiversity Conservation for Food Security and Rural Development
  • 発表場所: Kunming (China)
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-19
  • 招待講演
• [図書] Application of Microbiology and Biochemistry. in "Frontiers of Agricultural Science" (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Kimura, Masayuki Okuyama
  • 総ページ数: 277
  • 出版者: Shoukadoh Book Sellers
• [備考] 分子酵素学研究室
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/rfoa/abs/abs2-3.html