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2016 年度 実績報告書

還元型PQQ生成酵素を求めて:生理機能不明及び新規PQQキノプロテインの機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 26660068
研究機関山口大学

研究代表者

松下 一信  山口大学, 創成科学研究科, 教授(特命) (50107736)

研究分担者 片岡 尚也  山口大学, 創成科学研究科, 助教 (50713509)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードPQQ / キノプロテイン / 酢酸菌 / sGDH / Glycerol Dehydrogenase
研究実績の概要

Acinetobacterの水溶性キノプロテイン・グルコース脱水素酵素(sGDH)は,ペリプラズムに存在する酸化還元酵素でありながら,その電子受容体が見つかっていない。一方,酢酸菌の膜結合型キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)は種々の糖アルコールの酸化反応を行うが,アポ型酵素が多くの割合で存在し,PQQ易脱離性の原理および理由が明らかになっていない。そこで,昨年度に続き,以下のように,それらの機能解析を行った。
1. Acinetobacter sGDHの機能解析
大腸菌高発現株から精製したsGDHのPMS-DCIP還元活性を調べると,中性側の酵素活性では見られず,アルカリ側の酵素活性のみが活性酸素(O2-)スカベンジャー(SOD及びMn)によって阻害された。今回,このO2- 生成反応を詳細に検討し,電子受容体であるPMSの介在による反応以外に,酵素反応で生成するPQQH2によってもO2-が生成している可能性が示された。今後,sGDHによるPQQ還元活性, PQQH2の酵素から離脱の有無,の解析を行う。
2.酢酸菌GLDHの精製とその機能解析
昨年度は,酢酸菌Gluconobacter frateurii CHM43のADH欠損株を作成しGLDHの精製を行ったが,安定な酵素を得ることができなかった。今回,この欠損株にGLDHを過剰発現させて精製を行うことで,そのPurity及び回収率に優れた精製酵素を得ることができた。得られた精製酵素の酵素活性(PMS-DCIP)を調べると,酸性側とアルカリ側と2つの至適pHを有すること,Ca及びMgどちらでもPQQのホロ化が可能なことが示された。これらの精製酵素を用いて,酸性・アルカリpHでの酵素活性のO2-スカベンジャーの影響を調べた結果,sGDHと同様,アルカリ側の酵素活性のみSOD及びMnによって阻害されることが示された。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Genomic analyses of thermotolerant microorganisms used for high-temperature fermentations.2016

    • 著者名/発表者名
      Kazunobu Matsushita, Yoshinao Azuma, Tomoyuki Kosaka, Toshiharu Yakushi, Hisashi Hoshida, Rinji Akada, Mamoru Yamada
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 80 (4) ページ: 655-668

    • DOI

      10.1080/ 09168451.2015.1104235

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequencing and Comparative Genomic Analysis of the Thermotolerant Acetic Acid Bacterium, Acetobacter pasteurianus SKU1108, Provide a New Insight into Thermotolerance.2016

    • 著者名/発表者名
      Matsutani M, Hirakawa H, Hiraoka E, Theeragool G, Yakushi T, Matsushita K
    • 雑誌名

      Microbes Environ.

      巻: 31 (4) ページ: 395-400

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME16023

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 実験室進化・適応育種に基づく耐熱性機構の解析と高温発酵系の開発2017

    • 著者名/発表者名
      松下一信
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Gluconobacter属酢酸菌キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素における新たな基質の発見とその反応メカニズムの提唱2017

    • 著者名/発表者名
      寺田 優花,尾崎 聖士朗,片岡 尚也,足立 収生,赤壁 善彦,藥師 寿治,松下 一信
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] Gluconobacter 属酢酸菌における膜結合型グリセロール脱水素酵素の過剰発現2017

    • 著者名/発表者名
      尾崎 聖士朗,鳥飼敬弘,松谷 峰之介,片岡 尚也,藥師 寿治,松下 一信
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第47回講演会(例会)
    • 発表場所
      島根大学(島根県松江市)
    • 年月日
      2017-01-28
  • [学会発表] Gluconobacter 属酢酸菌のキノプロテイン・グリセロール脱水素酵素における新しい基質特異性と反応メカニズムの提唱2016

    • 著者名/発表者名
      寺田優花, 尾崎聖士朗, 片岡尚也, 足立収生, 赤壁善彦, 薬師寿治, 松下一信
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度中四国支部大会(46回講演会)
    • 発表場所
      高知大学(高知県高知市)
    • 年月日
      2016-09-15
  • [図書] Acetic acid bacteria: Ecology and Physiology2016

    • 著者名/発表者名
      Kazunobu Matsushita, Hirohide Toyama, Naoto Tonouchi, Akiko Okamoto-Kainuma (Editors)
    • 総ページ数
      350 (1~350)
    • 出版者
      Springer Japan

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公開日: 2018-01-16  

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