ナイロンオリゴマー分解酵素（ＮｙｌＡＢＣ）の分子設計と物質生産への応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360350
• 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: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 根来 誠司 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90156159)
• 研究分担者: 武尾 正弘 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40236443) ; 加藤 太一郎 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60423901)
• 連携研究者: 樋口 芳樹 兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 教授 (90183574) ; 柴田 直樹 兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 准教授 (30295753) ; 後藤 祐児 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (40153770) ; 池上 貴久 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (20283939) ; 重田 育照 筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (80376483) ; 神谷 克政 神奈川工科大学, 准教授 (60436243)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ナイロン / 結晶構造解析 / 耐熱性 / 生分解 / 加水分解

研究概要

ナイロン分解酵素NylCはAsn266-Thr267間で分断され、活性型酵素へ変換される。自己分断部位への変異導入で、前駆体として得られる変異体を構築した。その立体構造解析から自己分断の分子機構モデルを提案した。また、同酵素はテトラマー構造をとるが、耐熱性に影響を与える変異の大半が、各モノマー分子の接触界面に位置する。特に１２２位の置換は耐熱性に大きく影響するため、同部位に着目した変異体を構築した。構造解析の結果、熱安定性の高い変異体では、隣接モノマーとの距離が近接しており、より強い分子間相互作用が働いていることが分かった。さらに、親型酵素から耐熱性が３６℃上昇した変異酵素の取得にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Enzymatic hydrolysis of nylons : quantification of the reaction rate of nylon hydrolase for thin-layered nylons (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagai, K. Iida, K. Shimizu, K. Kinugasa, R. Izumi, M. Kato, D. Takeo, M. Mochiji, K. & Negoro S.
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nylonoligomer hydrolase promoting cleavage reactions in unnatural amide compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, K., Baba, T., Boero, M., Matsui, T., Negoro, S., & Shigeta. Y.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 5 ページ: 1210-1216
  • DOI: 10.1021/jz500323y
  • 査読あり
• [雑誌論文] 根来誠司「高分子ナイロンを加水分解する酵素(NylC)の発見」(総説) (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤太一郎, 武尾正弘
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 92巻特集(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and X-ray diffraction analysis of nylon hydrolase (NylC) from Arthrobacter sp (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagai, K., Yasuhira, K., Tanaka, Y., Kato, D., Takeo, M., Higuchi, Y., Negoro, S., & Shibata N.
  • 雑誌名: KI72 Acta Cryst. 巻: F69 ページ: 1151-1154
  • DOI: 10.1107/S1744309113024263
  • 査読あり
• [雑誌論文] 樋口芳樹「立体構造を基盤としたナイロン加水分解酵素の開発と耐熱化機構」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 根来誠司, 永井圭介, 大島 祥平, 飯田一希, 加藤太一郎, 武尾正弘,持地広造, 柴田直樹
  • 雑誌名: (総説)酵素工学ニュース 巻: 69号 ページ: 12-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional structure of nylon hydrolase and mechanism of nylon-6 hydrolysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Negoro, S., Shibata, N., Tanaka, Y.,Yasuhira, K., Shibata, H., Hashimoto, H., Lee, Y-H., Oshima, S., Santa,R., Oshima,S., Mochiji, K., Goto,Y., Ikegami,T., Nagai,K., Kato, D., Takeo, M., & Higuchi, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 ページ: 5079-5090
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.321992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and X-ray diffraction analysis of nylon oligomer hydrolase (NylC) from Agromyces sp (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhira, K., Shibata, N., Tanaka, Y., Kumagai, N., Tanaka, Y., Nagai, K., Kato, D., Takeo, M., Negoro, S., Higuchi, Y
  • 雑誌名: KY5R.Acta Cryst 巻: F67 ページ: 892-895
  • DOI: 10.1107/S1744309111022858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics studies on the mutational structures of a nylon-6 byproductdegrading enzyme (2011)
  • 著者名/発表者名: Baba, T., Kamiya K., Matsui, T., Shibata, N., Higuchi, Y., Kobayashi, T., Negoro, S., & Shigeta Y
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 507 ページ: 157-161
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2011.03.046
  • 査読あり
• [学会発表] 高解像度X 線結晶構造解析を基盤としたナイロン加水分解酵素(NylC)の耐熱化機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 衣笠 凌, 永井圭介, 三田隆二, 篠田昌宜, 柴田 直樹, 樋口芳樹, 李 映昊, 後藤祐 児, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 分子動力学シミュレーションによるナイロン加水分解酵素(NylC)の自己分断機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永井圭介, 大島祥平, 柴田直樹, 樋口芳樹, 馬場 剛史, 重田育照, 加藤太一郎, 武尾 正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 「ナイロン加水分解酵素の分子設計と生分解性ポリアミド開発への展望」(シンポジウム) (2013)
  • 著者名/発表者名: 根来誠司
  • 学会等名: 2013年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東北大学・川内キャンパス
  • 年月日: 2013-03-28
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/msc/msc3/