新規単糖異性化反応機構の解明を目指した希少糖生産酵素群のX線結晶解析

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23770122
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 吉田 裕美 香川大学, 総合生命科学研究センター, 准教授 (10313305)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: X 線結晶解析 / 単糖異性化酵素 / L-ラムノースイソメラーゼ / D-タガトースエピメラーゼ / D-アラビノースイソメラーゼ / L-リボースイソメラーゼ / 希少糖 / 放射光 / 部位特異的変異

研究概要

本研究では、天然には微量にしか存在しない糖、「希少糖」の生産に利用される単糖異性化酵素(希少糖生産酵素)として、他のタンパク質と相同性のない新規希少糖生産酵素、土壌菌 Acinetobacter sp.由来 L-リボースイソメラーゼ(L-RI)の立体構造解析を行った。L-RI は希少糖 L -リボースと L -リブロース間の可逆的な異性化反応を触媒する酵素であり、これらを基質とする酵素は極めて少なく、希少糖生産には極めて有用な酵素である。構造解析の結果、L-RI は二量体を形成し、その単量体の構造は大腸菌 O157:H7 に由来するD-リキソースイソメラーゼの構造と類似性が見られた。 L-RI の活性部位には金属イオンが1つ結合し、3 つの His 残基が結合に関与していた。触媒反応には 2 つの Glu が触媒残基として関わっていると考えられた

研究成果

• [雑誌論文] Structure of L-rhamnose isomerase in complex with L-rhamnopyranose demonstrates the sugar-ring opening mechanism and the role of a substrate sub-binding site (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Yoshida, Akihide Yoshihara, Misa Teraoka, Satoshi Yamashita, Ken Izumori and Shigehiro Kamitori
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 3 ページ: 35-40
  • DOI: DOI: 10.1016/j.fob.2012.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression, crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of L-ribose isomerase from Acinetobacter sp. strain DL-28 (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Yoshida, Misa Teraoka, Akihide Yoshihara, Ken Izumori and Shigehiro Kamitori
  • 雑誌名: Acta crystallogr 巻: F 67(10) ページ: 1281-1284
  • DOI: DOI: 10.1107/S1744309111030351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of rare disaccharides, α-D-glucopyranosyl β-D-psicofuranoside,and α-D-galactopyranosyl β-D-psicofuranoside (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigehiro Kamitori, Atsushi Ueda, Yasuhiro Tahara, Hiromi Yoshida, Tomohiko Ishii and Jun'ichi Uenishi
  • 雑誌名: Carbohydr Res 巻: 346(9) ページ: 1182-1185
  • DOI: DOI: 10.1016/j.carres.2011.04.003
  • 査読あり
• [学会発表] X 線構造解析による Pseudomonas cichorii D-タガトース 3-エピメラーゼにおける 1-deoxy 3-keto-D-galactitol の認識機構に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田裕美,茅原静香,吉原明秀,寺岡美沙,石井知彦,何森健,神鳥成弘
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] X-ray structure of L-ribose isomerase in complex with L-ribose and a deduced catalytic mechanism (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Yoshida, Misa Teraoka, Akihide Yoshihara, Ken Izumori and Shigehiro Kamitori
  • 学会等名: 22nd IUBMB 37th FEBS Congress
  • 発表場所: Sevilla, Spain
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] 糖環開環機構の解明を目指したPseudomonas stutzeri 由来 L-ラムノースイソメラーゼ変異酵素の構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田裕美,寺岡美沙,何森健, 神鳥成弘
  • 学会等名: 2012 年度農芸化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Structure analysis of mutant L-rhamnose isomerase from Pseudomonas stutzeri to elucidate the ring opening mechanism (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Yoshida, Misa Teraoka, Ken Izumori and Shigehiro Kamitori
  • 学会等名: Rare Sugar Congress 2011
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] X-ray structures of the enzymes used for rare sugar production and their catalytic reaction mechanisms (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Yoshida, Mitsugu Yamada, Kosei Takeda, Takeyori Nishitani, Yuya Ohyama, Masatsugu Yamaji, Tomohiko Ishii, Goro Takada, Ken Izumori and Shigehiro Kamitori
  • 学会等名: Rare Sugar Congress 2011
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Crystal structure of a rare sugar producible enzyme L-ribose isomerase from Acinetobacter sp (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Yoshida, Misa Teraoka, Akihide Yoshihara, Ken Izumori and Shigehiro Kamitori
  • 学会等名: 36th FEBS Congress
  • 発表場所: Torino, Italy
  • 年月日: 2011-06-05
• [備考]
  • URL: http://www.med.kagawa-u.ac.jp/~xraylab/