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2015 年度 実績報告書

高機能高分子材料として期待されるキチン/キトサン立体異性体多糖の酵素合成

研究課題

研究課題/領域番号 25620177
研究機関鹿児島大学

研究代表者

門川 淳一  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30241722)

研究分担者 山元 和哉  鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40347084)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードキチン/キトサン / 酵素触媒重合 / 立体異性体 / ホスホリラーゼ / 非天然型
研究実績の概要

本研究では、耐熱性ホスホリラーゼによるグルコサミン1-リン酸(GlcN-1-P)の酵素触媒重合を利用してキチン/キトサン立体異性体多糖の合成を検討した。昨年度までの検討により、GlcN-1-Pを用いた耐熱性ホスホリラーゼによる酵素的グルコサミニル化反応において複数のグルコサミン残基の転移が起こりキトサン立体異性体多糖に対応する糖鎖の生成が確認され、さらにこの反応ををMgイオン含有アンモニア緩衝液中で行うと無機リン酸が塩として沈殿することで重合が進行し、キトサン立体異性体多糖が得られることが分かった。さらに生成物の炭酸ナトリウム水溶液中での無水酢酸によるN-アセチル化によりキチン立体異性体多糖へと変換することもできた。そこで平成27年度は、本来の基質であるグルコース1-リン酸(Glc-1-P)とそのアナログ基質であるGlcN-1-Pをコモノマーに用いた耐熱性ホスホリラーゼによる酵素触媒共重合を検討し、Glc/GlcN残基から構成される新規な非天然型グルコサミノグルカンの合成を検討した。粗生成物のN-アセチル化を行い、MALDI-TOF MS測定を行ったところ、Glc残基およびN-アセチルグルコサミン(GlcNAc)残基が複数転移したオリゴ糖に対応する分子量ピークが観測されたことから、Glc-1-P、GlcN-1-Pをコモノマーとする酵素触媒共重合の進行が確認された。また、単離した生成物の1H NMR測定結果よりGlc残基、GlcN残基から構成されるグルコサミノグルカンが得られたことが分かった。さらに単離した生成物のN-アセチル化によりGlc、GlcNAc残基から構成される非天然型多糖が得られたことが確認された。さらに酸性カルボキシ基を有するアミロウロン酸からのGlcN-1-Pの耐熱性ホスホリラーゼによる酵素触媒重合を行うことで、酸性ブロックと塩基性ブロックを有する両性多糖が得られることも分かった。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Enzymes as Green Catalysts for Precision Macromolecular Synthesis2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Shoda, Hiroshi Uyama, Jun-ichi Kadokawa, Shunsaku Kimura, Shiro Kobayashi
    • 雑誌名

      Chemical Reviews

      巻: 116 ページ: 2307-2413

    • DOI

      10.1021/acs.chemrev.5b00472

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Non-Natural Heteroaminopolysaccharides by alpha-Glucan Phosphorylase-Catalyzed Enzymatic Copolymerization: alpha(1 -> 4)-Linked Glucosaminoglucans2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamashita, Riko Shimohigoshi, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 16 ページ: 3989-3994

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.5b01332

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Synthesis of chitin/chitosan stereoisomers by phosphorylase-catalyzed enzymatic polymerization2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamashita, Riko Shimohigoshi, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
    • 年月日
      2015-12-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Non-Natural Aminopolysaccharides by Phosphorylase-Catalyzed Enzymatic Polymerization2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamashita, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • 学会等名
      JTBW2015
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Enzymatic Synthesis of Chitin/Chitosan Stereoisomers by Phosphorylase-catalyzed Polymerization2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamashita, Riko Shimohigoshi, Kazuya Yamamoto, Jun-ichi Kadokawa
    • 学会等名
      IUPAC 11th International Conference on Advanced Polymers via Macromolecular Engineering
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 国際学会
  • [学会発表] ホスホリラーゼ酵素触媒重合による両性ブロック多糖の合成2015

    • 著者名/発表者名
      高田祐成、山元和哉、門川淳一
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-16
  • [学会発表] ホスホリラーゼ酵素触媒重合による非天然型アミノ多糖の合成2015

    • 著者名/発表者名
      山下健人、山元和哉、門川淳一
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-15
  • [学会発表] ホスホリラーゼ酵素触媒共重合によるグルコサミノグルコグリカンの合成2015

    • 著者名/発表者名
      山下健人、下吹越理子、山元和哉、門川淳一
    • 学会等名
      第52回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2015-06-27
  • [学会発表] 両性ブロック多糖の化学‐酵素合成2015

    • 著者名/発表者名
      高田祐成、山元和哉、門川淳一
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-29
  • [学会発表] ホスホリラーゼ酵素触媒重合によるキトサン立体異性体多糖の合成2015

    • 著者名/発表者名
      山下健人、下吹越理子、山元和哉、門川淳一
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-29
  • [学会発表] ホスホリラーゼ酵素触媒共重合による非天然型アミノ多糖の合成2015

    • 著者名/発表者名
      山下健人、山元和哉、門川淳一
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-29
  • [図書] Green Polymer Chemistry: Biobased Materials and Biocatalysis, ACS Symposium Series 11922015

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Kadokawa
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      American Chemical Society

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公開日: 2017-01-06  

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