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2016 年度 実施状況報告書

特異的農薬開発を指向した新規なL-アミノ酸脱水素酵素の機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K18689
研究機関東海大学

研究代表者

米田 一成  東海大学, 農学部, 准教授 (00469397)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードL-スレオニン脱水素酵素 / NAD(P) / 植物疫病菌 / 選択性農薬 / X線結晶構造解析
研究実績の概要

植物疫病菌はトマトおよびジャガイモに感染し葉に暗褐色の病斑を作るだけでなく、果実を腐敗させる感染症であり、近年発生が増加している植物病害の1つである。また、疫病菌は防除が難しく、作柄に大きく影響する病害として恐れられている。現在使用できる農薬は限られており、人体への影響や環境汚染の問題からも、疫病菌に特異性の高い選択性農薬の開発が急務となっている。本研究では植物疫病菌のL-スレオニン代謝に重要な役割をするL-スレオニン脱水素酵素(ThrDH)に着目している。植物疫病菌から見出された新規なタイプのL-スレオニン脱水素酵素を特異的に阻害する新しい農薬開発の基礎を築くことを目的としている。
植物疫病菌であるPhytophthora infestansのゲノム情報からThrDH遺伝子ホモログ(PITG_05140)を見い出すと共に、タンパク質発現用ベクターであるpCold TF, pCold ProS2, pCold I, pET32a, pET11a, pET15bベクターに挿入し、大腸菌を用いてIPTGによる遺伝子の発現を行った。その結果、pCold TF, pCold ProS2, pET32aなどの融合タンパク質との共発現タイプのベクターでThrDHの発現が確認できた。特にpET32aベクターを用いた場合にThrDHの大量発現・精製が可能である事を明らかにした。また、活性染色法による酵素活性の確認を行った結果、NAD依存的にL-スレオニンの脱水素反応を検出することに成功した。今後、本酵素の酵素化学的性質の解析および、立体構造解析を目的とした結晶化、X線回折実験を行う予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

平成28年4月の熊本地震の影響で研究室が10月まで使用不能になると共に、冷蔵・冷凍の試薬類は全て使用不能となった。そのため、研究実施計画通りには進んでいないが、植物疫病菌由来ThrDH遺伝子のクローニングおよび作成したThrDH遺伝子の大腸菌を用いた発現と酵素の精製を行った。

今後の研究の推進方策

今後、植物疫病菌由来ThrDHの酵素化学的諸性質を明らかにする予定である。また、ThrDHのX線結晶構造解析による基質複合体構造の解明を行う予定である。その後、得られたThrDHの立体構造を基にした阻害剤の探索、および酵素阻害実験を行う。

次年度使用額が生じた理由

平成28年度は熊本地震のため、実験できる期間が大幅に制限されたため繰越金が発生した。

次年度使用額の使用計画

平成29年度の研究費は酵素精製用器具類、タンパク質精製用試薬類、酵素活性測定用試薬類、酵素結晶化試薬類および、成果発表のための旅費に使用する予定である。特に酵素結晶化試薬類、酵素活性測定用に使用する試薬類は高価であるため、平成28年度の繰越助成金を合わせて使用する予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Crystal structure analysis of extremely thermostable carbonyl reductase and structural basis for substrate recognition2017

    • 著者名/発表者名
      K.Yoneda, Y. Fukuda, T. Araki
    • 雑誌名

      Proceedings of School of Agriculture Tokai University

      巻: VOL. 36 ページ: 1-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic properties and crystal structure of thermostable NAD(P)H-dependent carbonyl reductase from the hyperthermophilic archaeon Aeropyrum pernix K12016

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda, H. Sakuraba, T. Araki, T. Ohshima, K.Yoneda
    • 雑誌名

      Enzyme and Microbial Technology

      巻: VOL. 91 ページ: 17-25

    • DOI

      DOI:10.1016/j.enzmictec.2016.05.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unique coenzyme binding mode of hyperthermophilic archaeal sn-glycerol-1-phosphate dehydrogenase from Pyrobaculum calidifontis2016

    • 著者名/発表者名
      J. Hayashi, K. Yamamoto, K. Yoneda, T. Ohshima, H. Sakuraba
    • 雑誌名

      PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics

      巻: VOL. 84 ページ: 1786-1796

    • DOI

      DOI:10.1002/prot.25161

    • 査読あり
  • [学会発表] 超好熱アーキアPyrobaculum aerophilum由来galactose-1-phosphate uridylyltransferaseの構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      花川大地、林順司、米田一成、大島敏久、櫻庭春彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府、京都市)
    • 年月日
      2017-03-19
  • [学会発表] 超好熱性細菌Thermotoga maritima由来アスパラギン酸キナーゼ/ホモセリンデヒドロゲナーゼ融合酵素(AK/HseDH)の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      古場康平、林順司、安部展洋、米田一成、大島敏久、櫻庭春彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府、京都市)
    • 年月日
      2017-03-19
  • [学会発表] Structure and functional analysis of NAD(P)H-dependent carbonyl reductase specifically expressed in thyroidectomized(Tx) chicken fatty liver2016

    • 著者名/発表者名
      福田雄大、櫻庭春彦、荒木朋洋、大島敏久、米田一成
    • 学会等名
      The First International Conference on Hybridized Agriculture
    • 発表場所
      崇城大学(熊本県、熊本市)
    • 年月日
      2016-10-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 超好熱ア-キア由来NAD(P)H依存性カルボニル還元酵素の分子特性2016

    • 著者名/発表者名
      米田一成、福田雄大、櫻庭春彦、荒木朋洋、大島敏久
    • 学会等名
      日本ビタミン学会第68回大会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県、富山市)
    • 年月日
      2016-06-17
  • [備考] 東海大学 農学部 バイオサイエンス学科 生物化学研究室 ホームページ

    • URL

      http://www2.kuma.u-tokai.ac.jp/~nougaku/Bio/yoneda/yoneda.htm

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公開日: 2018-01-16  

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