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2014 年度 実施状況報告書

細菌由来の新規L-ヒドロキシプロリン代謝酵素の解析

研究課題

研究課題/領域番号 25440049
研究機関愛媛大学

研究代表者

渡邉 誠也  愛媛大学, 農学部, 准教授 (90379032)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードヒドロキシプロリン / プロリン / コラーゲン / 微生物代謝
研究実績の概要

①D-HypDHの触媒メカニズムの解明:各サブユニットと個別に発現精製した。その結果、LhpB遺伝子が触媒サブユニットβをコードしていること、四次構造形成により活性部位の構造が変化すること、などの知見を得た。学術論文1報を発表した(Watanabe et al., J. Biotechnol. 2015, 199, 9-16)。
②Pyr4H2C脱アミノ化酵素の新たな触媒メカニズムの解明:活性残基リシンに続く活性部位の候補として、193番目と255番目のアスパラギン酸に着目した。変異体の解析から、この2箇所が活性に重要であるだけでなく立体構造維持にも寄与している可能性が示唆された。
③3-ヒドロキシプロリン(T3LHyp)代謝経路の解明:バイオインフォマティック解析の結果、前年度に明らかにした細菌の代謝酵素のホモログが超好熱古細菌Thermococcus litoralisにも存在することが分かった。2番目の酵素であるΔ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素は、同じタンパク質ファミリーに属するものの細菌と古細菌で大きく性質が異なっていた。学術論文1報を発表した(Watanabe et al., FEBS Open Bio 2014, 4, 617-626)。
④Bifunctional proline racemase/hydroxyproline epimeraseの発見:プロリンラセマーゼとヒドロキシプロリン異性化酵素は、同じタンパク質ファミリーに属するが基質特異性は極めて厳格である。一方、③の研究の過程で超好熱古細菌T. litoralis由来機能未知遺伝子OCC_00372が、プロリンとヒドロキシプロリン両方に作用する酵素であることを初めて見出した。学術論文1報を発表した(Watanabe et al., PLoS One 10(3), e0120349)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

学術論文6報、学会発表7件など順調な成果を上げることができた。前年度に推進方策として挙げた他大学の研究者とのD-HypDHの産業応用についても、学術論文公表に至るなど形ある成果を上げることができた。

今後の研究の推進方策

研究は順調に進んでおり、支障となる問題はない。最終年度に向けて研究完遂を目指す。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Identification and characterization of bifunctional proline racemase/hydroxyproline epimerase from archaea. Discrimination of substrates and molecular evolution2015

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, S., Tanimoto, Y., Nishiwaki, H. and Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 ページ: e0120349

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0120349. eCollection 2015.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An enzymatic method to estimate the content of L-hydroxyproline2015

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, S., Hiraoka, Y., Endo, S., Tanimoto, Y., Tozawa, Y. and Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      Journal of Biotechnology

      巻: 199 ページ: 9-16

    • DOI

      10.1016/j.jbiotec.2015.01.026.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A bienzyme electrochemical biosensor for the detection of collagen L-hydroxyproline2015

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto, H., Watanabe, K., Koto, A., Koizumi, G., Satomura, T., Watanabe, S. and Suye, SI.
    • 雑誌名

      Sensing and Bio-sensing Research

      巻: 4 ページ: 37-39

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ornithine cyclodeaminase/μ-crystallin homolog from hyperthermophilic archaeon Thermococcus litoralis functions as a novel Δ1-pyrroline-2-carboxylate reductase involved in putative trans-3-hydroxy-L-proline metabolism2014

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, S., Tozawa, Y. and Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio

      巻: 4 ページ: 617-626

    • DOI

      10.1016/j.fob.2014.07.005. eCollection 2014.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Diversity in guanosine 3', 5'-bisdiphosphate (ppGpp) sensitivity among guanylate kinases of bacteria and plants2014

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Y., Izumi, A., Fukunaga, Y., Kusumi, K., Iba, K., Watanabe, S., Nakahira, Y., Weber, A.P.M., Nozawa, A. and Tozawa, Y.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 289 ページ: 15631-15641

    • DOI

      10.1074/jbc.M113.534768.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Breeding of a xylose-fermenting hybrid strain by mating genetically engineered haploid strains derived from industrial Saccharomyces cerevisiae2014

    • 著者名/発表者名
      Inoue, H., Hashimoto, S., Matsushika, A., Watanabe, S. and Sawayama, S.
    • 雑誌名

      Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology

      巻: 41 ページ: 1773-1781

    • DOI

      doi: 10.1007/s10295-014-1531-3.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 微生物代謝酵素を利用したヒドロキシプロリンの定量法2015

    • 著者名/発表者名
      渡辺誠也、平岡芳信、遠藤志織、谷本佳彰、渡部保夫
    • 学会等名
      日本農芸化学会2015年度大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-28
  • [学会発表] 微生物酵素の発見および機能変換と産業利用2015

    • 著者名/発表者名
      渡辺誠也
    • 学会等名
      第3回置賜マイクロ・ナノバイオフォーラム「微生物機能の制御と産業利用」
    • 発表場所
      米沢市
    • 年月日
      2015-02-04 – 2015-02-04
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵母によるバイオエタノール生産の現状と課題2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺誠也
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第40回討論会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-10-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌によるトランス-3-ヒドロキシ-L-プロリン代謝経路の解明2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺誠也、谷本佳彰、戸澤譲、渡部保夫
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-18
  • [学会発表] 微生物のヒドロキシプロリン代謝2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺誠也
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第18回若手シンポジウム「微生物由来のアミノ酸関連酵素」
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2014-09-20 – 2014-09-20
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオ燃料の現状と課題2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺誠也
    • 学会等名
      第26回中四国伝熱セミナー
    • 発表場所
      松山市
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌のトランス-3-ヒドロキシプロリン代謝経路の解明2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺誠也、谷本佳彰、山内清司、戸澤譲、渡部保夫
    • 学会等名
      第55回日本生化学会中国・四国支部例会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2014-06-06 – 2014-06-06
  • [産業財産権] 3-ヒドロキシプロリンの分析方法、コラーゲンの測定方法、およびそれに用いる新規Δ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素2014

    • 発明者名
      渡辺誠也、谷本佳彰
    • 権利者名
      国立大学法人愛媛大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2014/065019
    • 出願年月日
      2014-06-05
    • 外国

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公開日: 2016-05-27  

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