多糖合成酵素に関する新しい分子反応機構の構築と応用研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24658089
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 木村 淳夫 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (90186312)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 多糖 / ドメイン / 合成

研究概要

多糖合成酵素と中型オリゴ糖合成酵素を分子解析することにより、反応に関わる構造因子の決定が目的である。また、本因子の制御で新たなオリゴ糖の生成も目的であり、以下の結果を得た。（１）多糖合成酵素：触媒アミノ酸は２つのGluであった。C末端領域に多糖合成の因子が存在した。（２）中型オリゴ糖合成酵素：立体構造を解明し、触媒残基をAspおよびGluと決定した。活性部位から離れた２つの芳香族アミノ酸の役割を調べ、１つが酵素機能を向上させることが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural elucidation of cyclization mechanism ofα-1,6-glucan by Bacillus circulans T3040 cycloisomaltooligo- saccharide glucanotransferase (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Suzuki, Zui Fujimoto, Young-Min Kim, Mitsuru Momma, Naomi Kishine, Ryuichiro Suzuki, Shiho Suzuki, Shinsichi Kitamura, Mikihiko Kobayashi, Atsuo Kimura, Kazumi Funane
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 288(26): in press
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.547992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for cycloisomaltooligosac- charide production from starch by Bacillus circulans T-3040 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazumi Funane, Hitomi Ichinose, Motomi Araki, Ryuichiro Suzuki, Keitarou Kimura, Zui Fujimoto, Mikihiko Kobayashi, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol 巻: 98(9) ページ: 3947-3954
  • DOI: 10.1007/s00253-014-5515-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 4(1) ページ: 3-16
  • URL: http://jsag.jp/index_j.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Replacement of the catalytic nucleophile aspartyl residue of dextran glucosidase by cysteinesulfinate enhances transglycosylation activity (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Saburi, Momoko Kobayashi, Haruhide Mori, Masayuki Okuyama, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 288(44) ページ: 31670-31677
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.491449
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analyses of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulans T-3040 (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Suzuki, Young-Min Kim, Mitsuru Momma, Zui Fujimoto, Mikihiko Kobayashi, Atsuo Kimura, Kazumi Funane
  • 雑誌名: Acta Crystallogr 巻: F 69 ページ: 946- 949
  • DOI: 10.1107/S174430911301991X
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular basis for the recognition of long-chain substrates by plantα-glucosidase (2013)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Tagami, Keitaro Yamashita, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Min Yao, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 288(26) ページ: 19296- 19303
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.465211
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel mechanism for promotion of quercetin glycoside absorption by megaloα-1,6-gluco- saccharide in the rat small intestine (2013)
  • 著者名/発表者名: Aki Shinoki, Weeranuch Lang, Charin Thawo- rnkuno, Hee-Kwon Kang, Yuya Kumagai, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Atsuo Kimura, Satoshi Ishizuka, Hiroshi Hara
  • 雑誌名: Food Chem 巻: 136(2) ページ: 293-296
  • DOI: 10.1016/j.foodchem.2012.08.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Key aromatic residue, possibly presenting at subsite +2 and +3, of glycoside hydrolase family 31α-glucosidase regulates recognition on long-chain substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Tagami, Masayuki Okuyama, Hiroyuki Nakai, Young-Min Kim, Haruhide Mori, Kazunori Taguchi, Birte Svensson, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1834(1) ページ: 329-335
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2012.08.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino acids in conserved region II are crucial for substrate specificity, reaction velocity, and regioselectivity in transglucosylation of honey- bee GH-13α-glucosidases (2012)
  • 著者名/発表者名: Lukana Ngiwsara, Gaku Iwai, Takayoshi Tagami, Natsuko Sato, Hiroyuki Nakai, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 76(10) ページ: 1967-1974
  • DOI: 10.1271/bbb.120473
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacteroides the- taiotaomicron VPI-5482 glycoside hydrolase family 66 homolog catalyzes dextranolytic and cyclization reactions (2012)
  • 著者名/発表者名: Young-Min Kim, Eiji Yamamoto, Min-Sun Kang, Hiroyuki Nakai, Wataru Saburi, Masa- yuki Okuyama, Haruhide Mori, Kazumi Funane, Doman Kim, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 279(17) ページ: 3185- 3191
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2012.08698.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degree of polymerization in dietaryα-1,6-glucosaccharides modulates symptom of experimental colitis in rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Iwaya, Jae-Sung Lee, Shinya Yamagishi, Aki Shinoki, Weeranuch Lang, Hee- Kwon Kang, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Hiroshi Hara, Atsuo Kimura, Satoshi Ishizuka
  • 雑誌名: Plos One 巻: 7(11) ページ: e50658
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0050658
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical characterization of a cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Paenibacillus sp. 598K (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryuichiro Suzuki, Kazue Terasawa, Keitarou Kimura, Zui Fujimoto, Mitsuru Momma, Mikihiko Kobayashi, Atsuo Kimura, Kazumi Funane
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1824(7) ページ: 919-924
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2012.04.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel dextranase catalyzing cycloisomaltooligosaccharide-formation and its identification of catalytic amino acids and their functions using chemical rescue approach (2012)
  • 著者名/発表者名: Young-Min Kim, Yoshiaki Kiso, Tomoe Muraki, Min-Sun Kang, Hiroyuki Nakai, Wataru Saburi, Weeranuch Lang, Hee-Kwon Kang, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Ryuichirou Suzuki, Kazumi Funane, Nobuhiro Suzuki, Mitsuru Momma, Zui Fujimoto, Tetsuya Oguma, Mikihiko Kobayashi, Doman Kim, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287(24) ページ: 19927-19935
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.339036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural elucidation of dextran degradation mechanism by Streptococcus mutans dextranase belonging to glycoside hydrolase family 66 (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Suzuki, Young-Min Kim, Zui Fuji- moto, Mitsuru Momma, Yasuyuki Okuyama, Haruhide Mori, Kazumi Funane, Atsuo Kimura
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287(24) ページ: 19916-19926
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.342444
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular mechanism of novel enzymes forming megalosaccharides (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kumagai, Juri Sadahiro, Weeranuch Lang, Young-Min Kim, Michiyo Kanegae, Masayuki Okuyama, Haruhide Mori, Kazumi Funane, Zui Fujimoto, Satoshi Ishizuka, Hiroshi Hara, Doman Kim, Atsuo Kimura
  • 学会等名: Korean Society for Microbiology and Biotechnology
  • 発表場所: BEXCO(Busan、韓国)
  • 年月日: 20140625-27
  • 招待講演
• [学会発表] Gluco- nobacter oxydans由来dextran dextrinaseの直鎖イソマルトメガロ糖の効率的な合成に関わる領域の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, Lang Weeranuch,貞慶樹里,奥山正幸,森春英,木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学(川崎市多摩区)
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] Glucono- bacter oxydans由来dextran dextrinaseの直鎖イソマルトメガロ糖の合成に関わる領域 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也, Weeranuch Lang,貞慶樹里,奥山正幸,森春英,木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部(札幌市北区)
  • 年月日: 20131129-30
• [学会発表] Gluconobacter oxydansが産生する2つのデキストラン合成酵素の同一性に関する解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 貞慶樹里,森春英,佐分利1=,奥山正幸,木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部(札幌市北区)
  • 年月日: 20131129-30
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学農学部(札幌市北区)
  • 年月日: 20131129-30
  • 招待講演
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 応用糖質科学会平成25年度大会
  • 発表場所: 鹿児島大学農学部(鹿児島市)
  • 年月日: 20130925-27
• [学会発表] Gluco- nobacter oxydans由来dextran dextrinaseによる直鎖イソマルトメガロ糖の酵素合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊谷祐也,Weeranuch Lang,貞慶樹里,奥山正幸,森春英,木村淳夫
  • 学会等名: 応用糖質科学会平成25年度大会
  • 発表場所: 鹿児島大学農学部(鹿児島市)
  • 年月日: 20130925-27
• [学会発表] 糖質酵素の分子機構に関する研究.新規な糖質機能の発見と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村淳夫
  • 学会等名: 平成25年度日本応用糖質科学会北海道支部シンポジウム
  • 発表場所: 北農ビル(札幌市中央区)
  • 年月日: 2013-02-03
  • 招待講演
• [図書] Molecular mechanism of carbohydrate-active enzymes and their application (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Kimura
  • 総ページ数: 42-45
  • 出版者: Kaiseisha Press
• [備考]
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/rfoa/abs/abs2-3.html
• [備考] 奥山正幸、木村淳夫:平成24年度サイエンス・ートナーシップ・プロジェクト(SPP)事業(北海道札幌藻岩高校) アウトリーチ活動情報
• [備考] 奥山正幸、木村淳夫:平成25年度サイエンス・ートナーシップ・プロジェクト(SPP)事業(北海道札幌藻岩高校) アウトリーチ活動情報