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2021 年度 実施状況報告書

新規な酵素群β-1,2-グルカン関連酵素の機能構造解析と基質調製への利用

研究課題

研究課題/領域番号 20K05830
研究機関東京理科大学

研究代表者

中島 将博  東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 准教授 (60580727)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードβ-1,2-グルカン / 糖転移活性 / β-グルコシダーゼ / 配糖体 / 糖質加水分解酵素
研究実績の概要

β-1,2-グルカンやβ-1,2-グルコオリゴ糖は天然の希少な糖鎖である。そのため、この糖鎖に作用する酵素、特に分解酵素についての知見は非常に少なかった。その中で申請者は細菌、糸状菌由来β-1,2-グルカナーゼ(SGL)の遺伝子同定に成功したことにより、SGL遺伝子クラスターなどβ-1,2-グルカンの代謝に関わる酵素群の探索が可能となった。本課題ではその中で糖質加水分解酵素(GH)ファミリー1とGH35の酵素に着目し、その機能と構造を明らかにするとともに、これらを用いて環状β-1,2-グルカンの合成において環状化に必須の糖転移活性を測定するための比色定量法を確立することを目指している。

当該年度において、GH1酵素については、結合位置の異なる各種グルコオリゴ糖に対するカイネティックパラメーターを決定し、この酵素がβ-1,2-グルコオリゴ糖に対して高い活性を示し、β-1,4-結合、β-1,6-結合のグルコオリゴ糖に対してはほとんど活性を示さないことを明らかにした。また、この酵素の触媒残基の候補の変異体を作製し、その変異体において顕著に活性が低下することを示し、次年度にグライコシンターゼ活性を調べるために必要な準備が整った。
GH35酵素については、様々なグルコシド配糖体をアクセプター基質とした複合体構造の決定に成功し、グルコシド配糖体は好ましいアクセプター基質となる構造的要因を明らかにした。また、グルコシド配糖体を基質とした糖転移反応によって、β-1,2-グルコテトラオースがアグリコンに結合した配糖体の生成が質量分析により確認された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究計画のとおり、研究対象の両酵素について、本来の基質を反応速度論量解析によって決定し、GH35酵素については複合体構造から機能構造相関を明らかにしているため、おおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

GH1酵素については触媒残基を用いたグライコシンターゼ活性を調べる。フッ化グルコシドに対して活性が得られれば、フッ化ガラクトシドを用いてβ-1,2-グルコオリゴ糖に対する合成を試みる。また、基質との複合体構造の取得も試みる。
GH35酵素については1,2-β-オリゴグルカンホスホリラーゼと組み合わせ、グルコシド配糖体のグルコース部分からβ-1,2-結合を10糖程度以上伸長した配糖体を取得する。
この2つの酵素の反応を組み合わせてβ-1,2-グルコオリゴ糖の両末端がブロックされた目的の基質の合成を完成させる。

備考

Journal of Biological Chemistry, 298, 101606 (2022) の内容についてのプレスリリース

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characterization and structural analyses of a novel glycosyltransferase acting on the β-1,2-glucosidic linkages2022

    • 著者名/発表者名
      Kaito Kobayashi, Hisaka Shimizu, Nobukiyo Tanaka, Kouji Kuramochi, Hiroyuki Nakai, Masahiro Nakajima, Hayao Taguchi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 298 ページ: 101606

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.101606

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] グルコシド配糖体をアクセプターとする新規糖転移酵素の機能構造相関2022

    • 著者名/発表者名
      小林海渡、清水久佳、中島将博、田中信清、倉持幸司、中井博之、田口速男
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会
  • [備考] グルコースが連なったオリゴ糖に作用する新規な糖転移酵素の発見

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/today/archive/20220303_4114.html

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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