動物、植物、微生物起源α-グルコシダーゼの構造と基質認識に基づく分子進化

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09460041
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 千葉 誠哉 北海道大学, 農学部, 教授 (30001449)
• 研究分担者: 森 春英 北海道大学, 農学部, 助手 (80241363) ; 木村 淳夫 北海道大学, 農学部, 助教授 (90186312)
• キーワード: 基質認識 / 糖質分解酵素 / 触媒部位構造 / α-グルコシダーゼ / 分子進化

研究概要

本研究は、ほぼ全ての生物種に存在し、かつ、糖代謝に重要な役割を担うα-グルコシダーゼの基質認識や構造を総合的に解析し、"大きく2つのファミリー(ファミリーAとB)に大別できること(すなわち、2つの祖先蛋白質から進化してきたこと)"の実証を意図したものである。両グループの触媒部位の構造モチーフが他の糖質分解酵素で認められるため、触媒部位構造の詳細な解析を行い、糖質分解酵素全般を視野に入れた触媒部位構造や反応機作の究明も目的に加える。本年度に関しては以下の成果が得られた。
1.植物α-グルコシダーゼについては、ソバとコメ由来のものが大量精製され、プロテアーゼ消化により得られたペプチドのアミノ酸配列が明らかになった。それらの配列の相同性から、ファミリーB型酵素であることを確認した。一方、登熟期の種子より、c-DNAライブラリーが構築され、現在、両酵素の遺伝子獲得が進行中である。が、陽性クローンと思われる株を単離し、確認を行っている。
2.テンサイα-グルコシターゼについては、遺伝子の取得に成功し、全塩基配列を決定した。その結果、基質認織から予測されたように、B型酵素であることが明らかになった。
3.ファミリーA型に属すと考えられた好熱性Bacillus属酵素の大量調製法を確立し、速度論的手法を用いて、二つのカルボキシル基が直接、活性発現に関与することを見い出した。本酵素は至適pHを中性側に有し、これまでHis残基の直接関与が予想されていたが、他のα-グルコシダーゼと同様にカルボキシル基であった。

研究成果

• [文献書誌] S.Chiba: "Molecular Mechanism in α-Glucosidase and Glucoamylase" Biosci.Biotech.Biochem.61(8). 1233-1239 (1997)
• [文献書誌] A.Kimura: "A Catalytic Amino Acid and Primary Structure of Active Site in Aspergillus niger α-Glucosidase" Biosci.Biotech.Biochem.61(7). 1091-1098 (1997)
• [文献書誌] R.Surarit: "Evidence for the Presence of a Single Active Site in β-D-Fucosidase/β-D-Glucosidase from Dalbergia Cochinchinensis Seeds" Biosci.Biotech.Biochem.60(8). 1265-1268 (1997)
• [文献書誌] A.Nakamura: "Cloning and Sequencing of an α-Glucosidase Gene from Aspergillus niger and Its Expression in A.nidulans" J.Biotechnol.53. 75-84 (1997)
• [文献書誌] A.Kimura: "Properties and Substrate Specificity of α-Glucosidase from Aspergillus niger GRM 3" J.Appl.Glycosci.44(3). 303-312 (1997)
• [文献書誌] A.Kimura: "Identification of Essential Ionizable Groups in Active Site of Aspergillus niger α-Glucosidase" Biosci.Biotech.Biocem.61(3). 475-479 (1997)
• [文献書誌] H.Kawagishi: "A Lectin from Mycelia of the Fungus,Ganoderma lucidum" Phytochemistry. 44(1). 7-10 (1997)
• [文献書誌] A.Kimura: "A Study on Structure and Function of Crystalline α-Glucosidase from Aspergillus niger" J.Appl.Glycosci.45(1),(in press). (1998)