2018 Fiscal Year Annual Research Report
X-ray structure analysis of the enzyme for rare sugar production and elucidation of the mechanism of its thermal stability
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16K07271
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
吉田 裕美 香川大学, 総合生命科学研究センター, 准教授 (10313305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神鳥 成弘 香川大学, 総合生命科学研究センター, 教授 (00262246)
吉原 明秀 香川大学, 国際希少糖研究教育機構, 准教授 (40548765)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | Ｘ線結晶構造解析 / 単糖異性化酵素 / D-アルロース 3-エピメラーゼ / L-リブロース 3-エピメラーゼ / 希少糖 / D-アルロース（D-プシコース） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
D-アルロース（D-プシコース）の生産に有用な新規希少糖生産酵素として報告されたArthrobacter globiformis由来D-アルロース 3-エピメラーゼ（AgDAE）の構造を論文誌にて発表した。全体構造はこれまでに報告されていたAgrobacterium tumefaciens とClostridium cellulolyticum由来のD-アルロース 3-エピメラーゼ（D-AE）の構造よりも、Mesorhizobium loti由来L-リブロース3-エピメラーゼ（MlLRE）の構造と良く似ていた。さらに、AgDAE はL-リブロースに対して最大活性を示すことがわかった。本酵素は、L-リブロース 3-エピメラーゼ（L-RE）ファミリーに属する酵素と考えられるが、D-アルロースに対する活性が低いMlLREとは異なり、D-アルロースに対する活性が高く、D-アルロースの生産に有用な酵素である。これまでにD-アルロースの生産が可能な酵素として、D-タガトース3-エピメラーゼ（D-TE）が報告されているが、D-TEも本来の基質はD-タガトースであり、その基質特異性の広さからD-アルロースの生産に用いる酵素として位置づけられてきた。本研究にて構造を決定した安定性の高い新規希少糖生産酵素の特性は、各サブユニットのC末端側のα-ヘリックスが長く、四量体構造がこれまでに報告されているD-AEよりも安定なL-REと同様な構造をとっていること、ユニークな基質特異性を示すことにあった。現在、活性部位を中心に変異を導入した変異酵素についても検討しているが、AgDAEの基質特異性は特定のアミノ酸残基の置換だけに起因しないと考えている。
また、今年度は、データベースにある推定酵素のアミノ酸配列からD-AEとD-TEのアミノ酸配列と相同性を示す配列を入手し、合成遺伝子を用いて発現させたところ、推定酵素はD-アルロース活性を示した。この酵素は二量体であり、全体構造はD-TEと似ていた。この酵素はD-アルロースに対して最大活性を示しているが、L-タガトースに対しても活性示すことが分かった。
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| Remarks |
香川大学総合生命科学研究センター分子構造解析研究部門ホームページ
http://www.med.kagawa-u.ac.jp/~xraylab/
http://www.med.kagawa-u.ac.jp/~xraylab/report/kaken
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