酵素学的アプローチによる難分解性有機廃棄物のバイオリサイクル支援

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12480160
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中山 亨 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80268523)
• 研究分担者: 邊見 久 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60302189) ; 西野 徳三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005827)
• キーワード: 酵素 / 有機廃棄物 / コンポスト / リサイクル / コラーゲン / ゼラチン / 生ゴミ / 耐熱性

研究概要

新規な耐熱性コラーゲン分解酵素の生産菌の分類学的位置づけを明らかにし,本菌が,Alicyclobacillus属の新種であるものと結論した.
この耐熱性コラーゲン分解酵素の部分アミノ酸配列を決定し,この配列情報をもとに本菌のゲノムDNAから本酵素遺伝子の一部をPCRで増幅し,コロニーハイブリダイゼーションによって目的遺伝子を単離した.本酵素の推定アミノ酸配列は,近年報告されている数種のペプスタチン非感受性酸性プロテアーゼのアミノ酸配列と相同性を示した.これらの酵素は,昨年新しいタイプのセリンプロテアーゼであることが明らかにされたものであり,通常のセリンプロテアーゼが形成する触媒トライアード(His,Asp,Ser)とは異なり、これに対応する位置にGlu,Asp,Serが存在している.触媒残基と推定されるアミノ酸残基周辺の配列EXXLDならびにGTSは,本コラーゲン分解酵素についても保存されていた.よって本酵素もこれらと同様のファミリーに属すると考えられる.
本酵素はコラーゲンに対して高い特異性を示し,本酵素処理によるコラーゲンの分解生成物は低分子のペプチド断片であった.また,生成した数種のペプチド断片のアミノ酸配列を解析した結果,N末端(P1'位)は全てGlyであることが分かった.これは本酵素が,コラーゲン分子に多数出現する特有の繰り返し配列(Gly-Xaa-Yaa)を認識することを示唆しているが,代表的なコラーゲン分解酵素の合成基質であるSuc-GPLGP-MCAは分解しない.そこで得られた数種の分解ペプチドのアミノ酸配列からコラーゲンの切断部位を特定し,その周辺のアミノ酸配列を基に合成ペプチドを作製して,本酵素を作用させた.現在までに2種のペプチド,FGPA-GPIG,DGVR-GLYGについて切断することを確認した(-部分で切断).

研究成果

• [文献書誌] Oda, K. et al.: "Cloning and Rational Mutagenesis of Kexstatin I, a Potent Proteinaceous lnhibit8r of Kex2 Proteinase"Biochem. j.. 355. 339-346 (2001)
• [文献書誌] Hemmi, h. et al.: "Cloning, expression, and characterization of cis-polyprenyl diphospnate synthase from the thermoacidophilic archaeon"J. Bacteriol. 183. 401-404 (2001)
• [文献書誌] Suzuki, h. et al.: "Malonyl CoA : Anthocyanin 5-0-Glucoside-6'''-0-malonyltransferase from Scarlet Sage (Salvia splendens) Flowers"J. Biol chem. 276. 49013-49019 (2001)
• [文献書誌] Suzuki, h. et al.: "Cold-active lipolytic activity of psychrotrophic Acinetobacter sp. strain No.6"J. Biosci. Bioengin. 92. 144-148 (2001)
• [文献書誌] Suzuki, h. et al.: "A Cold-active esterase with a substrate preference for vinyl esters from a psychrotroph, Acinetobacter sp. strain No.6"J.Mol.Cat.B : Enzymatic. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Okada, M. et al.: "Site-directed mutagenesis at positions 272 and 273 of the Bacillus sp. SAM1606 α-Glucosidase"J. Mol. Cat. B : Enzymatic. (印刷中). (2002)