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2019 年度 実績報告書

セミドライ反応系でのα-1,3-グルカナーゼ転移反応の検討とニゲロオリゴ糖生産

研究課題

研究課題/領域番号 17K07708
研究機関山形大学

研究代表者

矢野 成和  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (50411228)

研究分担者 今野 博行  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50325247)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードα-1,3-グルカナーゼ / 転移反応 / 結晶構造解析
研究実績の概要

これまでに、Bacillus circulans KA-304由来α-1,3-グルカナーゼAgl-KAは、アルカリ反応条件下で転移活性を示すことを明らかにし、また、Agl-KA触媒ドメイン(Agl-KAΔDCD-UCD)の結晶構造を解析した。本年度は、結晶構造解析による反応機構の解明と、Agl-KAと真菌型α-1,3-グルカナーゼを用いた反応比較、を行うために以下の2項目について検討した。
1. Agl-KAΔDCD-UCDとニゲロースのドッキングシミュレーションを行った結果、酵素の変異解析から明らかになった触媒必須アミノ酸である1067、1090、1091番目のアスパラギン酸が位置する部位にニゲロースが結合すると予測された。加水分解と転移反応の反応機構の解明を目指し、基質と酵素の共結晶体の構造解析を試みたが、得られた結晶中には基質が存在していなかった。そこで、触媒ドメインの1067番目アスパラギン酸をアラニンに置換した変異体D1067Aを用いて結晶化条件を検討し、単結晶を得た。
2. Agl-KAと比較するため、分裂酵母Schizosaccharomyces pombe由来α-1,3-グルカナーゼAgn1-spのクローニングとPichia pastorisでの異種発現を試みた。発現用プラスミドpPICZαB-Agn1spをエレクトロポレーション法にて、P. pastorisに導入した。得られた形質転換体の培養液を濃縮することで得た粗酵素標品を用いて、酢酸緩衝液(pH 5)中で不溶性α-1-3-グルカンの加水分解反応を行ったところ、ニゲロペンタオースとニゲロヘキサオースが生成した。NaOHで可溶化したα-1,3-グルカンを用いてpH 8で反応を行ったところ、得られた生成物はニゲロペンタオースとニゲロヘキサオースであり、より長鎖のオリゴ糖は得られなかった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Crystal structure of the catalytic unit of GH 87-type α-1,3-glucanase Agl-KA from Bacillus circulans2019

    • 著者名/発表者名
      Yano Shigekazu、Suyotha Wasana、Oguro Natsuki、Matsui Takashi、Shiga Shota、Itoh Takafumi、Hibi Takao、Tanaka Yoshikazu、Wakayama Mamoru、Makabe Koki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: ー

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41598-019-51822-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural insights into substrate recognition and catalysis by glycoside hydrolase family 87 α‐1,3‐glucanase from Paenibacillus glycanilyticus FH112019

    • 著者名/発表者名
      Itoh Takafumi、Intuy Rattanaporn、Suyotha Wasana、Hayashi Junji、Yano Shigekazu、Makabe Koki、Wakayama Mamoru、Hibi Takao
    • 雑誌名

      The FEBS Journal

      巻: ー ページ: ー

    • DOI

      10.1111/febs.15161

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Bacillus circulans KA-304 由来 α-1,3-グルカナーゼの 機能解析と構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      大塚 唯,矢野成和,伊藤貴文,日び隆雄, 田中良和,若山 守,真壁幸樹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [学会発表] Paenibacillus glycanilyticus FH11 由来 α-1,3-グルカ ナーゼ触媒ドメインの反応機構と結晶化2020

    • 著者名/発表者名
      Intuy Rattanaporn,伊藤貴文,スヨタワサナ, 林 順司,矢野成和 ,真壁幸樹,豊竹洋佑,若山 守, 日び隆雄
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [学会発表] Bacillus circulans KA-304 由来α-1,3-グルカナーゼを用いたオリゴ糖生産条件の検討2019

    • 著者名/発表者名
      石黒奈緒子,矢野成和,大塚 唯,上地敬子,平良東紀
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2019 年度西日本・中四国支部合同沖縄大会
  • [学会発表] Paenibacillus sp. 14B 株由来α-1,3-グルカナーゼの諸性質と抗真菌活2019

    • 著者名/発表者名
      石嶺悠悟,津波古遥奈,高島智也,矢野成和,上地敬子,平良東紀
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2019 年度西日本・中四国支部合同沖縄大会

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公開日: 2021-01-27  

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