ホタルルシフェラーゼの補酵素Ａ結合部位の探索と立体選択性発現理由の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23750197
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 加藤 太一郎 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60423901)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: ホタルルシフェラーゼ / チオエステル化 / 立体選択性 / 補酵素A / 結合部位

研究概要

発光反応を触媒する酵素として有名なホタルルシフェラーゼは、それとは全く違う立体選択的なチオエステル化反応をも触媒できる。しかし立体選択性発現理由の詳細や補酵素A結合部位など、未だ解明されていない部分もある。そこで本研究では、補酵素A結合部位および構造変化に必須のアミノ酸残基を明らかにすること、また得られた情報を基に②立体選択性が発現する理由を解明することを目標とした研究を行った。アミノ酸配列相同性からケトプロフェンの不斉識別に重要な役割を果たすアミノ酸残基の特定にも成功し、当初の目標を十分達成することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Confirmation of color determination factors for Ser286 derivatives of firefly luciferase from Luciola cruciata (LUC-G) (2013)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, T.Kubo, M.Maenaka, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeoa, S.Negoro
  • 雑誌名: J. Mol. Catal. B : Enzymatic 巻: 87 ページ: 18-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interconversion of ketoprofen recognition in firefly luciferase-catalyzed enantioselective thioesterification reaction using from Pylocoeria miyako (PmL) and Hotaria parvura (HpL) just by mutating two amino acid residues (2013)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, Y.Hiraishi, M.Maenaka, K.Yokoyama, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 雑誌名: J. Biotechnol 巻: 168 ページ: 277-283
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Route from Darkness to Light : Emergence and Evolution of Luciferase Activity in AMP-CoA-Ligases Inferred from a Mealworm Luciferase-like Enzyme (2013)
  • 著者名/発表者名: V.R.Viviani, R.A.Prado, D.R.Neves, D.Kato, J.A.Barbosa
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52(23) ページ: 3963-3973
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantioselective thioesterification activity in bioluminescent enzyme, firefly luciferase (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, Y.Hiraishi, K.Yokoyama, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 雑誌名: Luminescence 巻: 27 ページ: 124-125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Color tuning of bioluminescence reaction by modifying the hydrogen bond network around the active site in firefly luciferase (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Maenaka, D.Kato, T.Kubo, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 雑誌名: Luminescence 巻: 27 ページ: 137-138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum yield and kinetics of the bioluminescence reaction using various beetle luciferases (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Niwa, Y.Ichino, M.Maenaka, T.Kubo, Y.Hiraishi, D.Kato, Y.Ohmiya
  • 雑誌名: Luminescence 巻: 27 ページ: 147-148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantiodifferentiation of Ketoprofen by Japanese Firefly Luciferase from Luciola lateralis (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, T.Tatsumi, A.Bansho, K.Teruya, H.Yoshida, M.Takeo, S.Negoro
  • 雑誌名: J. Mol. Catal. B : Enzymatic 巻: 69 ページ: 140-146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzyme Encapsulation in Freeze-dried Bionanocomposites Prepared from Chitosan and Xanthan Gum Blend (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Liu, K.Nakagawa, D.Kato, D.Chaudhary, M.O.Tadé
  • 雑誌名: Mater. Chem. Phys. 巻: 129 ページ: 488-494
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of Acyl-CoA Synthetic Activities and Enantioselectivity toward 2-Arylpropanoic Acids in Firefly Luciferases (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, K.Yokoyama, Y.Hiraishi, M.Takeo, S.Negoro
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 75 ページ: 1758-1762
  • 査読あり
• [学会発表] デラセミ化プロセスを利用したキラルフリーなホタルルシフェラーゼ発光反応システムの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤太一郎,白川大暉,奥田真利,丹羽一樹,町田幸大,今高寛晃,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会講演要旨集
  • 発表場所: 広島国際会議場 (1P-075, ポスター発表)
  • 年月日: 20140918-20
• [学会発表] ルシフェリンアナログとホタルルシフェラーゼの相互作用と発光色の関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤太一郎,前中美華,白川大暉,丹羽一樹,近江谷克裕,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会講演要旨集
  • 発表場所: 広島国際会議場 (2P-064, ポスター発表)
  • 年月日: 20140918-20
• [学会発表] ホタルの生合成経路を模倣したL-ルシフェリン発光システムの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤太一郎,白川大暉,奥田真利,丹羽一樹,町田幸大,今高寛晃,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 生物発光化学発光研究会第30回学術講演会要旨集
  • 発表場所: 東京工業大学蔵前会館 (P17, ポスター発表)
  • 年月日: 2014-11-02
• [学会発表] Active site environment effects on the catalytic activities of firefly luciferase (2013)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, M.Maenaka, T.Kubo, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 学会等名: Biotrans2013
  • 発表場所: Exchange Conference central at Manchester Central, Manchester, UK (129, ポスター発表)
  • 年月日: 20130721-25
• [学会発表] Firefly Luciferases Bioluminescence Activity Profile Based on Quantum Yield and Kinetics (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Niwa, Y.Ichino, D.Kato, Y.Nakajima, Y.Ohmiya
  • 学会等名: Biotrans2013
  • 発表場所: Exchange Conference central at Manchester Central, Manchester, UK (208, ポスター発表)
  • 年月日: 20130721-25
• [学会発表] Finding the enantioselective thioesterification activity in firefly luciferase (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, Y.Hiraishi, K.Yokoyama, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 学会等名: 7th CeBiTec Symposium "Bio-integrated Organic Synthesis in Industry : Biocatalytic Breakthroughs, Industrial Processes, Emerging Fields"
  • 発表場所: Center for Interdisciplinary Research (ZiF), Bielefeld University, Germany (P24, ポスター発表)
  • 年月日: 20121217-19
• [学会発表] ホタルルシフェラーゼの発光反応における水素結合ネットワークの重要性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前中美華,加藤太一郎,久保貴矢,丹羽一樹,近江谷克裕,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会要旨集
  • 発表場所: 神戸国際会議場 (4Ca07, 口頭発表)
  • 年月日: 20121023-26
• [学会発表] Enantioselective thioesterification activity in bioluminescent enzyme, firefly luciferase (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, Y.Hiraishi, K.Yokoyama, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 学会等名: ISBC2012 - 17th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence
  • 発表場所: Guelph, Canada (P18, ポスター発表)
  • 年月日: 20120528-0602
• [学会発表] Color tuning of bioluminescence reaction by modifying the hydrogen bond network around the active site in firefly luciferase (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Maenaka, D.Kato, T.Kubo, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 学会等名: ISBC2012 - 17th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence
  • 発表場所: Guelph, Canada (P20, ポスター発表)
  • 年月日: 20120528-0602
• [学会発表] Quantum yield and kinetics of the bioluminescence reaction using various beetle luciferases (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Niwa, Y.Ichino, M.Maenaka, T.Kubo, Y.Hiraishi, D.Kato, Y.Ohmiya
  • 学会等名: ISBC2012 - 17th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence
  • 発表場所: Guelph, Canada (session Bioluminescence - fundamental(III), 口頭発表)
  • 年月日: 20120528-0602
• [学会発表] Acyl-CoA synthetase (ACS) can catalyze the amide bond formation reaction between fatty acid and amino acid (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, T.Kamon, E.Nishimura, M.Takeo, S.Negoro
  • 学会等名: Biotrans2011 - 10th International Symposium on Biocatalysis
  • 発表場所: Giardini Naxos (Messina) Sicily, Italy (P140, ポスター発表)
  • 年月日: 20111002-06
• [学会発表] ホタルルシフェラーゼが触媒するチオエステル化反応で基質認識をつかさどる部位の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤太一郎,平石善洋,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会(2011)講演要旨集
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス ( 92Dp16, 口頭発表)
  • 年月日: 20110926-28
• [学会発表] アシル-CoAシンセターゼは脂肪酸とアミノ酸のアミド化反応も触媒できる (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤太一郎,掃部恭弘,西村絵梨子,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会(2011)講演要旨集
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス (3Da07, 口頭発表)
  • 年月日: 20110926-28
• [学会発表] 活性部位周辺の水素結合ネットワークに着目したホタルルシフェラーゼの発光色制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前中美華,加藤太一郎,久保貴矢,丹羽一樹,近江谷克裕,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 第15回生体触媒化学シンポジウム(東京)要旨集
  • 発表場所: 慶應義塾大学薬学部芝共立キャンパス (P09, ポスター発表)
  • 年月日: 2011-12-22
• [学会発表] ゲンジボタル由来ルシフェラーゼ活性中心における酵素-基質間相互作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前中美華,加藤太一郎,丹羽一樹,近江谷克裕,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 生物発光化学発光研究会第28回学術講演会要旨集
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス (P02, ポスター発表)
  • 年月日: 2011-10-08
• [学会発表] ゲンジボタル由来ルシフェラーゼ活性中心Ser286変異体の発光活性解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保貴矢,加藤太一郎,前中美華,丹羽一樹,近江谷克裕,武尾正弘,根来誠司
  • 学会等名: 生物発光化学発光研究会第28回学術講演会要旨集
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス (P03, ポスター発表)
  • 年月日: 2011-10-08
• [備考]
  • URL: http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/msc/msc3/top.html