２つの新規な糖質ホスホリラーゼの分子解析

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24780091
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 佐分利 亘 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (00598089)
• キーワード: マンノシルグルコースホスホリラーゼ / マンナン / 触媒残基 / 基質特異性 / Ruminococcus albus

研究概要

Ruminococcus albusが持つ二つのβ-1,4-マンノシルグルコースホスホリラーゼアイソザイム (I型とII型) の触媒残基を決定するとともに二つのアイソザイムにおける基質特異性の違いに重要なアミノ酸残基を決定した。Ｉ型酵素とII型酵素を含む類縁タンパク質のアミノ酸配列の比較を行い，I型酵素のAsp129，Glu311およびAsp341がすべての類縁タンパク質群で完全に保存されていることを確認した。これらの残基をそれぞれAsnもしくはGlnに置換した変異酵素の活性を検討したところ，D129NとD341Nにおいて大幅な活性の減少が見られた．D341Nについては，加リン酸分解，合成反応においてNaClやアジ化ナトリウムなどの添加によって活性が部分的に活性が回復したことから，基質との結合においてAsp341の側鎖の負電荷が重要な働きを持つと考えられた．このことから置換により著しい活性の低下を示したAsp129が触媒残基であると判断された．この結論はX線結晶構造解析により得られた結果と矛盾しない．I型酵素とII型酵素ではアクセプタ分子の6位水酸基に対する認識が大きく異なる．I型酵素はグルコースの6位誘導体に対して合成反応を触媒するが，II型酵素は当該基質に全く作用しない．I型酵素とII型酵素で配列を比較すると，アクセプタの6位水酸基近傍に位置する残基は，I型酵素ではIle212，II型酵素ではHis186であった．そこでI型酵素とII型酵素でこれらの残基を入れ替えた変異体を作製した．その結果，I型酵素のI212H変異体では，6-デオキシグルコースやキシロースに対する特異性が低下し，II型酵素のH186I変異体はこれらの基質をアクセプタとする合成反応を触媒した．以上のことからI型酵素のIle212は，グルコース6位誘導体に対する合成活性に重要であると考えられた．

研究成果

• [雑誌論文] Structural insights into the epimerization of β-1,4-linked oligosaccharides catalyzed by cellobiose 2-epimerase, the sole enzyme epimerizaing non-anomeric hydroxyl groups of unmodified sugars (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Fujiwara, Wataru Saburi, Hirokazu Matsui, Haruhide Mori, Min Yao
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 289 ページ: 3405-3415
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.531251
  • 査読あり
• [雑誌論文] COLD SHOCK DOMAIN PROTEIN 3 is involved in salt and drought stress tolerance in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: M.-H. Kim, W. Saburi, et al.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 3 ページ: 438-442
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermophilic alkalophilic α-amylase from Bacillus sp. AAH-31 has a novel domain organization of glycoside hydrolase family 13 enzymes (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Saburi, Naoki Morimoto, Atsushi Mukai, Dae Hoon Kim, Toshihiko Takehana, Seiji Koike, Hirokazu Matsui, and Haruhide Mori
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 77 ページ: 1867-1873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of allosteric regulation by E38K and G101N mutations in the potate tuber ADP-glucose pyrophosphorylase (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Wakuta, Yumi Shibata, Yumiko Yoshizaki, Wataru Saburi, Shigeki Hamada, Hiroyuki Ito, Seon-Kap Hwang, Thomas W. Okita, and Hirokazu Matsui
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 77 ページ: 1854-1859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of acceptor specificity of Ruminococcus albus cellobiose phosphorylase through site-directed mutagenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Hamura, Wataru Saburi, Hirokazu Matsui, and Haruhide Mori
  • 雑誌名: Carbohydrate Research 巻: 379 ページ: 21-25
  • DOI: 10.1016/j.carres.2013.06.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Ruminococcus albus cellodextrin phosphorylase and identification of a key phenylalanine residue for acceptor specificity and low affinity to the phosphate group (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Sawano, Wataru Saburi, Ken Hamura, Hirokazu Matsui, and Haruhide Mori
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 280 ページ: 4463-4473
  • DOI: 10.1111/febs.12408
  • 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, and Atsuo Kimura
  • 雑誌名: Journal of Biochemical Chemistry 巻: 288 ページ: 31670-31677
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.491449
  • 査読あり
• [学会発表] Characterization of a thermophilic 4-O-β-D-mannosyl-D-glucose phosphorylase from Rhodothermus marinus (2014)
  • 著者名/発表者名: Nongluck Jaito, Wataru Saburi, Rei Odaka, Yusuke Kido, Ken Hamura, Mamoru Nishimoto, Motomitsu Kitaoka, Hirokazu Matsui, and Haruhide Mori
  • 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)
  • 年月日: 20140329-20140329
• [学会発表] アクセプタ結合部位を改変したRuminococcus albus由来マンノシドホスホリラーゼの基質特異性と反応特性の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾高 伶，佐分利 亘，福士 江里，西本 完，北岡 本光，松井 博和，森 春英
  • 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)
  • 年月日: 20140329-20140329
• [学会発表] Halomonas sp. H11株由来α-グルコシダーゼD274G変異酵素の一価カチオンによる活性化機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 城戸 悠輔，佐分利 亘，小島 晃代，松井 博和，森 春英
  • 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)
  • 年月日: 20140328-20140328
• [学会発表] Physiological analysis of OsTAGG2, a rice β-glucoside glucosidase with higher hydrolytic activity towards salicylic acid β-glucoside (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Takeda, Wataru Saburi, Nami Himeno, Shinji Wakuta, Hideyuki Matsuura, Ryozo Imai, Hirokazu Matsui, and Haruhide Mori
  • 学会等名: 第55回植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学 (富山市）
  • 年月日: 20140319-20140319
• [学会発表] シロイヌナズナβ-グルコシダーゼ様タンパク質の生化学的機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷口 沙希，佐分利 亘，松浦 英幸，今井 亮三，松井 博和，森 春英
  • 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 (札幌市)
  • 年月日: 20131130-20131130
• [学会発表] イネ胚乳ADP-グルコースピロホスホリラーゼの酵素化学的諸性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石塚 佐都子，和久田 真司，佐分利 亘，今井 亮三，森 春英
  • 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 (札幌市)
  • 年月日: 20131130-20131130
• [学会発表] Cellvibrio vulgaris NCIMB 8633のマンナン代謝オペロンの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 佑果，佐分利 亘，森 春英
  • 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 (札幌市)
  • 年月日: 20131130-20131130
• [学会発表] Halomonas sp. H11株由来α-グルコシダーゼの一価陽イオンによる活性化機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 城戸 悠輔，佐分利 亘，小島 晃代，松井 博和，森 春英
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島市)
  • 年月日: 20130925-20130925
• [学会発表] Bacillus sp. AAH-31株由来α-アミラーゼの一次構造の解析とN末端ドメインの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐分利 亘，森本 奈保喜，向井 惇，Kim Dae Hoon，竹花 稔彦，小池 誠治，松井 博和，森 春英
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島市)
  • 年月日: 20130925-20130925
• [学会発表] セロビオース2-エピメラーゼの異性化反応機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原 孝彰，佐分利 亘，松井 博和，森 春英，田中 勲，姚 閔
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島市)
  • 年月日: 20130925-20130925
• [学会発表] シロイヌナズナβ-グルコシダーゼ様タンパク質の生化学的機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷口 沙希，佐分利 亘，松浦 英幸，今井 亮三，松井 博和，森 春英
  • 学会等名: 日本農芸化学会北海道支部 夏季シンポジウム
  • 発表場所: 旭川国際会議場 (旭川市)
  • 年月日: 20130810-20130810
• [備考] 北海道大学大学院農学研究院 生物化学研究室
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/biochem/index.html