2021 Fiscal Year Annual Research Report
Production of (+)-alliin by tandem enzymatic reactions
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19K05794
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
日比 慎 富山県立大学, 工学部, 准教授 (30432347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 道樹 京都大学, 農学研究科, 特定助教 (40766193)
原 良太郎 京都大学, 農学研究科, 特定准教授 (70553535)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ファイトケミカル / バイオプロセス / S-アリルシステインスルフォキシド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(+)-アリインは疲労回復や抗酸化作用などの効能を持ち、機能性表示食品や医薬品として市販されている。(+)-アリインの様な有機硫黄化合物は他にも植物体内に含有するが、ごく微量であるためその機能性は十分に評価されていない。一方でこうした微量有機硫黄化合物は豊富な食経験から安全性が保証されており、新規なファイトケミカルとして魅力的な化合物である。本研究では既知または新規な微生物酵素の持つ触媒活性を活用し、植物が作る希少なファイトケミカルを著量生産できるバイオプロセスの開発を目的とする。
これまでにtryptophanase（TnaA）とオキシゲナーゼ（IDO）を組み合わせることで、安価な原料から(+)-アリインを生産できるバイオプロセスの開発に成功している。本研究ではこの(+)-アリイン生産バイオプロセスを基盤とし、効率的な(+)-アリイン生産法の確立、および様々なファイトケミカル分子種への展開を検討した。
(+)-アリイン生産法の確立では、TnaAまたはtryptophan synthase (TrpAB)を利用した生産菌の構築と反応条件の最適化により、3時間の反応で100 mMの基質から最大60 mMの(+)-アリインを生産した。また様々なファイトケミカル分子種への展開では、S-アリルシステインスルフォキシドを中心に検討を実施した。アリルチオールの代わりに様々なチオールを使用し、各チオール類に対する基質特異性を解析した。その結果、これまで生成が確認されていた(+)-メチインや(+)-エチインの他に、プロピイン、ブチイン、および芳香環、ヒドロキシ基、分岐鎖を含むキラルスルホキシドなど、多様なSACSが生成可能であることが明らかになった
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