褐藻類における機能性オリゴ糖の生産に向けた有用酵素の機能解析及び改変

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J04026
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 熊谷 祐也 北海道大学, 農学研究院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Keywords: ラミナリン / オリゴ糖 / ラミナリナーゼ

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は機能性を有するラミナリオリゴ糖の基本骨格を明らかにし、それにより糖質の構造と機能発現の関連性の解明を目的としている。具体的には、酵素工学的手法によりラミナリオリゴ糖を調製する方法の開発および高い機能性を有する基本構造の作製を目指した。本年度は採用の３年目であり、研究は順調に進捗した。昨年度に引き続き水産軟体動物のβ-グルカナーゼから得られた新たな糖質結合ドメインの機能解析を行った。これまでに本ドメインはアルギン酸などの酸性多糖に結合することが明らかとなったが、その結合の強さは明らかでない。その解析のため、Birte Svensson教授が在籍するTechnical University of Denmarkで研究活動を行った。当教授は酵素・タンパク質工学が専門であり、現在は様々な糖質とタンパク質の相互作用について研究している。当該年度における研究目標はその糖質認識ドメインと糖質の相互作用の強さを明らかにすることである。可溶性糖質とタンパク質の結合力の測定はアフィニティーゲル、表面プラズモン共鳴、等温滴定型カロリメトリーが挙げられる。アフィニティーゲルはタンパク質のテーリングが起こり正確な結合力を出すのが難しく、等温滴定型カロリメトリーは主に１：１の結合力を求める装置であり、本タンパク質と糖質の相互作用は凝集を引き起こすため正確な値が得られなかった。表面プラズモン共鳴ではその結合力を評価でき、解離定数2×10-8 （Ｍ）を求めた。また本ドメインは塩により結合能が異なる。表面プラズモン共鳴は塩濃度の異なる条件下での測定も可能であり、その評価についても本装置で測定が可能であることが分かった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] デンマーク工科大学(デンマーク)
  • Country Name: DENMARK
  • Counterpart Institution: デンマーク工科大学
• [Journal Article] Molecular insights into the thermal stability mechanism of actinomycete mannanase (2016)
  • Author(s): Kumagai, Y., Uraji, M., Wan, K., Okuyama, M., Kimura, A., and Hatanaka, T.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 590 Pages: 2862-2869
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12322
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Megalo-type α-1,6-glucosaccharides induce production of tumor necrosis factor α in primary macrophages via toll-like receptor 4 signaling (2016)
  • Author(s): Joe, G.H., Andoh, M., Shinoki, A., Lang, W., Kumagai, Y., Sadahiro, J., Okuyama M., Kimura, A., Shimizu, H., Hara, H., and Ishizuka, S.
  • Journal Title: Biomedical Research (Tokyo) Volume: 37 Pages: 179-186
  • DOI: 10.2220/biomedres.37.179.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Heat treatment of curdlan enhances the enzymatic production of biologically active β-(1,3)-glucan oligosaccharides. (2016)
  • Author(s): Kumagai, Y., Okuyama, M., and Kimura, A.
  • Journal Title: Carbohydrate Polymers Volume: 146 Pages: 396-401
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.03.066
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Vibrio由来glycoside hydrolase family 17の機能未知なC末端領域は酵素活性の発現に必須である． (2017)
  • Author(s): 熊谷祐也、田上貴祥、奥山正幸、木村淳夫．
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都府、京都市、京都女子大学
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] GH5_8マンナナーゼの熱安定化メカニズムの解明 (2016)
  • Author(s): 熊谷祐也、裏地美杉、Wan Kun、奥山正幸、木村淳夫、畑中唯史．
  • Organizer: 第68回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 富山県、富山市、富山国際会議場-ANAクラウンプラザホテル
  • Year and Date: 2016-09-28 – 2016-09-30
• [Presentation] 水産軟体動物のグルカナーゼに付随する機能未知領域の機能解析 (2016)
  • Author(s): 熊谷祐也、Abou Hachem Maher、Birte Svensson、尾島孝男、奥山正幸、木村淳夫
  • Organizer: 日本応用糖質科学会平成28年度大会
  • Place of Presentation: 広島県、福山市、広島県民文化センターふくやま(エストパルク)
  • Year and Date: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [Presentation] Functional isomalto- megalosaccharide synthesized by enzymatic decoration. (2016)
  • Author(s): Kumagai. Y., Lang, W., Sadahiro, J., Okuyama, M., Hara, H., and Kimura, A.
  • Organizer: International Carbohydrate Symposium -ICS 2016
  • Place of Presentation: New Orleans, LA
  • Year and Date: 2016-06-17 – 2016-06-22
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 研究室HP
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/molenzlab/