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2013 年度 実績報告書

セルロース合成酵素複合体の構造解析基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23688021
研究機関京都大学

研究代表者

今井 友也  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (90509142)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードセルロース / セルロース合成酵素複合体 / 電子顕微鏡 / 単粒子解析 / 構造生物学 / 機能再構成
研究概要

BcsABCDの精製実験を行った。BcsDにHisタグをつけて精製を行ったところ、BcsAとBcsDに相互作用があることを示唆するデータを得た。
2013年1月に別グループにより報告された、セルロース合成酵素複合体のX線結晶構造解析による三次元構造(PDB ID: 4HG6)に、平成23年度に予備的な解析の結果として得られたBcsBの構造データが当てはまることを確認した。さらに、先述のPDBモデルでは、BcsABのコンプレックスが、1量体として結晶内に充填されているが、我々のデータは、BcsBが4量体である可能性を示唆した。構造解析計算に用いた粒子数が少ないために、発表するには信頼度を高める必要があるが、上述のX線結晶構造解析からは得られない構造情報を期待できることが判明するとともに、我々の持つ実験系で構造解析を進めることが十分可能であることが示された。
前年度に構築した、セルロース合成酵素の大腸菌内再構成系「CESEC」を使い、20のセルロース合成酵素点変異体のセルロース合成活性を定性評価し、配列保存性の高いアミノ酸や、先述のX線結晶構造から重要と推測されたアミノ酸に変異導入した場合には、セルロース合成活性が低下する結果を得た。
また、CESECで合成されるセルロースは、大腸菌の細胞外に合成されることが、蛍光顕微鏡と電子顕微鏡観察の結果から判明した。特に電子顕微鏡観察の結果から、大腸菌の菌体除去処理前のセルロースは微細な繊維構造を取ることが判明した。繊維構造のセルロースは、前例に照らすとセルロースIであると推測されるが、菌体除去のために使った酸処理や希アルカリ処理により得られたセルロースはII型結晶である。従来の知見によれば、これらの処理でI型からII型への結晶系変換が起こるとは考えにくい。この繊維構造は、慎重な解釈が必要だが、大変興味深い実験データである。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (6件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [学会発表] セルロース合成酵素の大腸菌内機能再構成2014

    • 著者名/発表者名
      今井友也、孫世静、堀川祥生、和田昌久、杉山淳司
    • 学会等名
      第21回セルロース学会年次大会
    • 発表場所
      鹿児島県鹿児島市
    • 年月日
      20140717-20140718
  • [学会発表] Quantification of the cellulose produced by recombinant cellulose synthase in E.coli2014

    • 著者名/発表者名
      孫世静、堀川祥生、杉山淳司、今井友也
    • 学会等名
      第21回セルロース学会年次大会
    • 発表場所
      鹿児島県鹿児島市
    • 年月日
      20140717-20140718
  • [学会発表] Function Analysis of Cys308 in CesA Protein from Gluconacetobacter xylinus2014

    • 著者名/発表者名
      孫世静、堀川祥生、杉山淳司、今井友也
    • 学会等名
      第64回日本木材学会大会
    • 発表場所
      愛媛県松山市
    • 年月日
      20140313-20140315
  • [学会発表] Functional reconstitution of cellulose synthase in Escherichia coli2013

    • 著者名/発表者名
      Imai, T., Sun, S., Horikawa, Y., Wada, M., Sugiyama, J.
    • 学会等名
      EPNOE2013
    • 発表場所
      Nice, France
    • 年月日
      20131021-20131024
  • [学会発表] 部位特異的変異導入によるセルロース合成酵素の機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      今井友也、孫世静、堀川祥生、杉山淳司
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] Site-directed Mutagenesis on Cellulose Synthase from Gluconacetobacter xylinum and its Characterization2013

    • 著者名/発表者名
      孫世静、堀川祥生、杉山淳司、今井友也
    • 学会等名
      第20回セルロース学会年次大会
    • 発表場所
      京都府宇治市
    • 年月日
      20130718-20130719
  • [産業財産権] セルロース製造用発現ベクター形質転換体およびセルロースの製造方法2013

    • 発明者名
      今井友也、杉山淳司
    • 権利者名
      京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2013/085138
    • 出願年月日
      2013-12-27
    • 外国

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公開日: 2015-05-28  

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