新奇物質探索ツール構築に向けたセリンペプチダーゼの構造生物学的解析

• 研究課題/領域番号: 26450124
• 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: 応用生物化学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 有馬 二朗 鳥取大学, 農学部, 准教授 (80393411)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014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: アミノリシス / D体特異的アミノ酸アミド加水分解酵素 / 結晶構造解析 / 基質結合部位 / アシル受容体 / ペプチド結合形成反応 / 副反応 / 立体構造 / family S12ペプチダーゼ / 立体構造解析 / ペプチド結合形成

研究成果の概要

D-体特異的アミノ酸アミド加水分解酵素（DAH）は“アミノリシス”を触媒するセリンペプチダーゼであり、新奇機能物質の探索ツールへの応用が可能である。DAHのX線結晶構造解析を行った結果、1.6Åの解像度で結晶構造が決定され、活性中心を擁する大きなくぼみと、活性中心に小さなポケットが存在していた。ポケットを構成する残基をAla置換し、アミノリシスへの影響を調べた結果、Ile336をAlaに置換することで、アミノリシスにおけるアシル受容体特異性の幅が広がり、アミノリシス活性の増強に効果的であることが明らかとなり、ポケットの形状の変化がアミノリシス活性を向上させている要因であることが予測された。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of oxidation of the non-catalytic b-propeller domain on the substrate specificity of prolyl oligopeptidase from Pleurotus eryngii (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Tokai, Tomohiro Bito, Katsuhiko Shimizu, Jiro Arima
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 487 号: 2 ページ: 356-361
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.04.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of D-stereospecific amidohydrolase from Streptomyces sp. 82F2: insight into the structural factors for substrate specificity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Arima J, Shimone K, Miyatani K, Tsunehara Y, Isoda Y, Hino T, Nagano S
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 283 号: 2 ページ: 337-349
  • DOI: 10.1111/febs.13579
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] D-stereospecific amidohydrolase from Streptomyces sp. 82F2 that exhibits peptide-bond formation activity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasmeen Elyas, Kazusa Miyatani, Tomohiro Bito, Jiro Arima
  • 学会等名: The International Joint Symposium between Japan and Korea (AFELiSA) 2016
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] Eryngase, a serine aminopeptidase of Pleurotus eryngii, the substrate specificity of which is changed by oxidation (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Tokai, Tomohiro Bito, Jiro Arima
  • 学会等名: The International Joint Symposium between Japan and Korea (AFELiSA) 2016
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] エリンギ由来セリンアミノペプチダーゼ：非触媒ドメイン残基の酸化による基質特異性の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 東海彰太、有馬二朗
  • 学会等名: 2016年度日本生物工学会全国大会
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山）
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] D-アミノ酸アミド加水分解酵素の活性部位ポケットを形成する残基と副反応“ペプチド結合形成能”との相関 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮谷一紗、有馬二朗
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会全国大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Construction of non-natural dipeptide library by peptide bond formation reaction catalyzed by D-stereospecific amidohydrolase. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuka Tsunehara, Akira Tamura, Yoshitaka Isoda, Jiro Arima
  • 学会等名: The International Chemical Congress of PACIFIC BASIN SOCIETIES (PACIFICHEM) 2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii, USA)
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Cavity size of D-stereospecific amidohydrolase relates to its side reaction “aminolysis” (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazusa Miyatani, Ayaka Ota, Jiro Arima
  • 学会等名: The International Chemical Congress of PACIFIC BASIN SOCIETIES (PACIFICHEM) 2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii, USA)
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] ペプチド分解酵素のアミノリシスによるペプチド結合の形成とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有馬二朗
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会中四国支部例会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取市）
  • 年月日: 2015-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] D-アミノ酸アミド加水分解酵素の構造と誤作動 「ペプチド結合形成能」との相関 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮谷一紗、森信寛、有馬二朗
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会全国大会
  • 発表場所: 岡山大学農学部（岡山市）
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] 酵素反応生成物の利用可能性を探る ～ペプチド分解酵素の誤作動によるアミノ酸同士の結合とその応用～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬二朗
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部若手シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学農学部（松山市）
  • 年月日: 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] 構造からみたD体特異的アミド加水分解酵素の誤作動反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬二朗、太田朱香、宮谷一紗、森信寛
  • 学会等名: 2014年度日本生物工学会全国大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] ペプチド結合形成反応を触媒する放線菌由来D体特異的アミド加水分解酵素 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬二朗、太田朱香、森信寛、日野智也、永野真吾
  • 学会等名: 第6回日本生物物理学会中四国支部大会
  • 発表場所: とりぎん文化会館（鳥取市）
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-18