糖転移作用を支配する構造因子の分子解析と応用

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20380056
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 木村 淳夫 北海道大学, 大学院・農学研究院, 教授 (90186312)
• 研究分担者: 奥山 正幸 北海道大学, 大学院・農学研究院, 助教 (00344490)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 糖転移 / 構造因子 / 分子解析

研究概要

多糖などの糖質を加水分解する糖質酵素は、オリゴ糖の製造に利用される(オリゴ糖をヒトが食すると生理機能が向上)。興味深いことに、糖質酵素の種類によりオリゴ糖の生産能が異なり、糖質酵素の構造に起因する現象である。本研究では我々が見出した3つの現象から「オリゴ糖生産性の向上」を目指した。本研究の成果は、1)オリゴ糖生成に関与する構造因子(酵素機能を発揮させる部分構造)を解明、2)オリゴ糖の生産量・種類を制御する理論を形成、3)将来において酵素的オリゴ糖生産のオーダーメイド化を実現可能にする結果取得、である。

研究成果

• [雑誌論文] Bioengineered glucansucrase of Leuconostoc mesenteroides for preferred oligosaccharide synthesis using sucrose (2011)
  • 著者名/発表者名: Kang HK, Kimura A, Kim D
  • 雑誌名: J Agric Food Chem (in press) ページ: IF=2.469
• [雑誌論文] Truncation of N- and C-terminal regions of Streptococcus mutans dextranase enhances catalytic activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Shimizu R, Nakai H, Mori H, Okuyama M, Kang MS, Fujimoto Z, Funane K, Kim D, Kimura A
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol (in press) ページ: IF=2.896
• [雑誌論文] Function of C-terminal region of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulams T-3040 (2011)
  • 著者名/発表者名: Funane K, Kawabata Y, Kim YM, Kang HK, Fujimoto Z, Kimura A, Kobayashi M
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1814 ページ: 428-434, IF=2.480
• [雑誌論文] Suicide substrate-based inactivation of endodextranase by 1-epoxyalkyl <-D-glucopyranosides. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang HK, Kim YM, Nakai H, Kang MS, Hakamada W, Okuyama M, Mori H, Nishio T, Kimura A
  • 雑誌名: J Appl Glycosci 57 ページ: 111-117
• [雑誌論文] Optimal expression and characterization of a fusion enzyme having dextransucrase and dextranase activities (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryu HJ, Jin X, Lee JH, Woo HJ, Kim YM, Kim GJ, Seo ES, Kang HK, Kim J, Cho DL, Kimura A, Kim D
  • 雑誌名: Enzyme Microb Technol 47 ページ: 212-215, IF=2.638
• [雑誌論文] Ketudat-Cairns JR : Rice Os4BGlu12 is a wound-induced [○!R]-glucosidase that hydrolyzes cell-wall-[○!R]-glucan-derived oligosaccharides and glycosides. (2010)
  • 著者名/発表者名: Opassiri R, Maneesan J, Akiyama T, Pomthong B, Jin S, Kimura A
  • 雑誌名: Plant Sci 179 ページ: 273-280, IF=2.050
• [雑誌論文] Catalytic reaction mechanism based on α-secondary deuterium isotope effects in hydrolysis of trehalose by European honeybee trehalase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Mori H, Lee JH, Okuyama M, Nishimoto M, Oguchi M, Kim D, Kimura A, Chiba S
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 73 ページ: 2466-2473, IF=1.326
• [雑誌論文] The first α-1,3-glucosidase from bacterial origin belonging to glycoside hydrolase family 31. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kang MS, Okuyama M, Mori H, Kimura A
  • 雑誌名: Biochimie 91 ページ: 1434-1442, IF=3.897
• [雑誌論文] Catalytic mechanism of retaining α-galactosidase belonging to glycoside hydrolase family 97. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okuyama M, Kitamura M, Hondoh H, Kang MS, Mori H, Kimura A, Tanaka I, Yao M
  • 雑誌名: J Mol Biol 392 ページ: 1232-1241, IF=3.871
• [雑誌論文] Structural comparison of Streptococcus mutans dextran glucosidase with glucoside hydrolases in GH13. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hondoh H, Otsuka-Rachi H, Saburi W, Mori H, Okuyama M, Kimura A
  • 雑誌名: J Appl Glycosci 56(2) ページ: 111-117
• [雑誌論文] Construction of a fusion enzyme of dextransucrase and dextranase : Application for one-step synthesis of isomaltooligosaccharides. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Seo MY, Kang HK, Kimura A, Kim D
  • 雑誌名: Enzyme Microb Technol 44 ページ: 159-164, IF=2.638
• [雑誌論文] Structural and functional analysis of a glycoside hydrolase family 97 enzyme from Bacteroides thetaiotaomicron (2008)
  • 著者名/発表者名: Kitamura M, Okuyama M, Tanzawa F, Mori H, Kitago Y, Watanabe N, Kimura A, Tanaka I, Yao M
  • 雑誌名: J Biol Chem 283 ページ: 36328-36337, IF=5.520
• [雑誌論文] Isolation of Bacillus and Paenibacillus bacterial strains that produce large molecular of cyclic isomaltooligosaccharides. (2008)
  • 著者名/発表者名: Funane K, Terasawa K, Mizuno Y, Ono H, Gibu S, Tokashiki T, Kawabata Y, Kim YM, Kimura A, Kobayashi M
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 72 ページ: 3277-3280, IF=1.390
• [雑誌論文] Enzymatic synthesis of α-2-deoxyglucosyl derivatives catalyzed by organic solvent-resistant α-glucosidase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Kim D, Kimura A
  • 雑誌名: Biotechnol Bioprocess Eng 13 ページ: 639-645, IF=1.653
• [雑誌論文] Structure-function relationship of substrate length specificity of dextran glucosidase from Streptococcus mutans. (2008)
  • 著者名/発表者名: Saburi W, Hondoh H, Kim YM, Mori H, Okuyama M, Kimura A
  • 雑誌名: Biologia 63 ページ: 1000-1005, IF=0.406
• [雑誌論文] Substrate recognition of Escherichia coli YicI (α-xylosidase) (2008)
  • 著者名/発表者名: Okuyama M, Kang MS, Yaoi K, Mitsuishi Y, Mori H, Kimura A
  • 雑誌名: J Appl Glycosci 55 ページ: 111-118
• [雑誌論文] Substrate recognition of α-1,6-glucosidic linkage hydrolyzing enzyme, dextran glucosidase from Streptococcus mutans (2008)
  • 著者名/発表者名: Hondoh H, Saburi W, Mori H, Okuyama M, Nakada T, Matsuura Y, Kimura A
  • 雑誌名: J Mol Biol 378 ページ: 911-920, IF=4.146
• [学会発表] Structural element determining the diverse specificities for chain-length of substrate in glycoside hydrolase family 31 α-glucosidases. (2011)
  • 著者名/発表者名: Tagami T, Okuyama M, Mori H, Kimura A
  • 学会等名: 9th Carbohydrate Bioengineering Meeting.
  • 発表場所: Calouste Gulbenkian Foundation (Lisbon, Portugal)(ポスター賞1位を受賞)
  • 年月日: 20110515-20110518
• [学会発表] Molecular Mechanism of novel enzymes degrading and forming α-1,6-glucosidic linkages, including megalosaccharide production. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim YM, Kanegae M, Hondoh H, Nishimura T, Saburi W, Sadahiro J, Lang W, Shimizu R, Nakai H, Kang HK, Okuyama M, Mori H, Kang MS, Fujimoto Z, Funane K, Kim D, Kimura A
  • 学会等名: The 78th Annual Meeting and International Symposium in 2011 Annual Conference of Korean Society of Food Science and Technology.
  • 発表場所: Daegu Exhibition Convention Center (Daegu, Korea).
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] Putative role of Tyr227, Gln349 and Leu350 near catalytic amino acids of honeybee α-glucosidase III (2010)
  • 著者名/発表者名: Ngiwsara L, Iwai G, Mori H, Okuyama M, Kimura A
  • 学会等名: 4th Symposium on the Alpha-Amylase Family
  • 発表場所: Smolenice Cattle (Smolenice, Slovakia)(ポスター賞3位を受賞)
  • 年月日: 20100925-20100930
• [学会発表] Shifting specificity of Aspergillus niger α-glucosidase from short chain substrates to long chain substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: Tagami T, Nishimura T, Okuyama M, Mori H, Kimura A
  • 学会等名: Plant Polysaccharide and Applied Glycoscience Workshop 2010
  • 発表場所: Sasagawa Hall (Tokyo, Japan).
  • 年月日: 20100729-20100731
• [学会発表] 糖質酵素の基礎研究とその展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成22年度大会(第59回)
  • 発表場所: グランシップ(静岡県)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] α-グリコシダーゼの機能と構造に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥山正幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)(日本農芸化学会奨励賞受賞講演)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] Transglucosylation pattern of wild-type and specificity-altered dextran glucosidase (2009)
  • 著者名/発表者名: Hondoh H, Otsuka-Rachi H, Saburi W, Mori H, Okuyama M, Kimura A
  • 学会等名: 15th European Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: University of Vienna (Vienna, Austria)
  • 年月日: 20090719-20090724
• [学会発表] Novel cycloisomaltooligosaccharides of large molecule found in culture supernatant of Bacillus and Paenibacillus strains (2008)
  • 著者名/発表者名: Funane K, Ono H, Gibu S, Tokashiki T, Kawabata Y, Kim Y-M, Kimura A, Kobayashi M
  • 学会等名: 24th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: University of Oslo (Oslo, Norway)
  • 年月日: 20080727-20080801
• [学会発表] Identification of essential catalytic residues in an Escherichia coli trehalase and an inverting glycosynthase reaction catalyzed by the catalytic basemutated enzyme (2008)
  • 著者名/発表者名: Mori H, Saito S, Ogawa K, Maki M, Okuyama M, Kimura A
  • 学会等名: 24th International Carbohydrate Symposium(July 27th to August 1st)
  • 発表場所: University of Oslo (Oslo, Norway)
  • 年月日: 20080727-20080801
• [図書] Carbohydrate-active enzymes : structure, function, and applications(ed.by Park K-H)(Molecular mechanism of α-glucosidase.) (2008)
  • 著者名/発表者名: Okuyama M, Mori H, Hondoh H, Nakai H, Saburi W, Kang MS, Kim YM, Nishimoto M, Wongchawalit J, Yamamoto T, Son M, Lee JH, Mar SS, Fukuda K, Chiba S, Kimura A
  • 総ページ数: 64-76
  • 出版者: Woodhead Publishing Ltd. (Cambridge, UK)
• [備考] (1)アウトリーチ活動情報 (1)奥山正幸、木村淳夫:独立行政法人科学技術振興機構・平成22年度サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト(SPP)事業(北海道札幌藻岩高校) (2)奥山正幸、木村淳夫:独立行政法人科学技術振興機構・平成21年度サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト(SPP)事業(北海道札幌藻岩高校) (3)奥山正幸、木村淳夫:独立行政法人科学技術振興機構・平成20年度サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト(SPP)事業(北海道札幌藻岩高校) (2)ホームページ等
  • URL: http://hecate.general.hokudai.ac.jp/welcome/toppage-jpn.html