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大豆タンパク質の機能特性を改善してその用途を拡大するためには、その主要成分であるグリシニンの構造と機能特性との相関を分子レベルで解明する必要がある。本研究では、グリシニンの構造的特徴(種々のグリシニンと類似したタンパク質間での保存領域と可変領域、S-S結合の位置)やマクロなレベルでの構造・機能特性相関を踏まえた上でタンパク質工学の手法を用いてグリシニンの構造・機能特性相関を分子レベルで解析した。
1.可変領域の持つ親水性という性質の改変及びCys12-Cys45とCys88-Cys298のS-S結合の欠失という改造の結果、以下のことが明らかとなった。(1)グリシニン分子のC末端部の疎水性が乳化性と密接に関係している。(2)Cys12-Cys45のS-S結合がグリシニンの加熱ゲル化過程初期におけるSH/S-S交換反応において重要な役割を果たしている。(3)遊離のSH基の数とトポロジーは加熱ゲル化と密接に関係している。(4)乳化性と加熱ゲル化性の発現に好ましい構造の不安定性の要素が互いに異なる。このように、グリシニンの構造・機能特性相関を分子レベルで解析することに成功した。
2.本研究を遂行するために大腸菌で生産した天然型及び種々の改造型のプログリシニンの結晶化と予備的X線解析に成功した。これはグリシニンの分子レベルでの構造・機能特性相関の精緻な解析を可能とするものである。
3.種々の改造グリシニンのうち本来のグリシニンよりも優れた機能特性を示すものがいくつかあった。それらがタバコ種子中でnativeなものと同様に発現・蓄積することを見い出した。このことは、構造・機能特性相関に基づいて分子設計した改造グリシニンを産生する大豆植物体を開発することが可能であることを意味している。
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