好冷性酵素の構造と低温での特性に関する研究

嗜冷酶的结构及低温特性研究

• 批准号: 12878112
• 负责人: 左右田 健次
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12878112/
• 关键词: 低温菌; 好冷性酵素; アルデヒドデヒドロゲナーゼ; アスパルターゼ; アルコールデヒドロゲナーゼ; 耐熱性酵素; 好冷菌; アミノ酸デヒドロゲナーゼ; バリンデヒバロゲナーゼ; 好冷酵素; Cytophaga; バリンデヒドロゲナーゼ

本研究では、南極海水から単離した低温菌Cytophaga sp.KUC-1の酵素を対象として、酵素科学的,物理化学的性質を解明するとともに、好冷性酵素の構造と低温での特性を解明することを目的としている。本菌由来のアルデヒドデヒドロゲナーゼは、低温菌由来の酵素であるにもかかわらず、60℃付近に最適反応温度を示し、中温菌酵素と比較してもかなり高い耐熱性を示した。アレニウスプロットの結果、32℃に遷移温度を持つ二相性が認められ、低温域での活性化エネルギーは中温菌からの同酵素の示す値より低い。すなわち本酵素は耐熱性を示すと共に機能的にも低温条件に適応していると考えられる。円二色性の測定結果も32℃付近での大きな変化を示し、熱による構造面での変化が触媒作用の促進と良く相関していた。本酵素の構成アミノ酸残基中のIle残基含量が高く、本酵素がより強固な疎水性コアを形成しており、高い耐熱性発現の一因となっていることが示唆される。本菌由来のアスパルターゼも耐熱性と好冷性の双方を示し、大腸菌やBacillus属細菌の同酵素のアミノ酸配列と比較した結果、分岐鎖アミノ酸残基数に対するIleの数の比率が好熱菌Bacillus属酵素の値に近似することを示した。本酵素のC-末端のαヘリックス形成能が高いことや、コア形成能が高いことが本酵素の耐熱性発現に寄与していると考えられる。またアルコール代謝において最も重要な役割を果たしているアルコールデヒドロゲナーゼはK_m値が20℃で最大値を示すのに、最適反応温度が70℃にあり、50℃での活性半減期が200分以上の高い熱安定性を示した。Znを必須金属として含む事実に基づいて、本酵素の触媒機構を解明し、本酵素と上記のAldDHの両反応の共役により種々の基質アルコールを特異的に微量定量する方法を確立した。

This study で は, Antarctic seawater か ら 単 from し た bacteria at low temperature Cytophaga sp. の enzyme を KUC - 1 like と seaborne し て, enzyme science, physical and chemical nature of the を interpret す る と と も に, good cold enzyme の structure と cryogenic で の features を interpret す る こ と を purpose と し て い る. This bacterium origin の ア ル デ ヒ ド デ ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ は, low temperature bacteria origin の enzyme で あ る に も か か わ ら ず, the optimal inverse 応 temperature 60 ℃ pay nearly に を し, medium temperature bacteria enzyme と compare し て も か な り high い を heat resistance in し た. ア レ ニ ウ ス プ ロ ッ ト の results, 32 ℃ temperature に migration を hold つ two-phase sex が recognize め ら れ, cryogenic domain で の activeness エ ネ ル ギ ー は medium temperature bacteria か ら の の with enzyme and shown on す numerical よ い り low. す な わ ち this enzyme は を heat resistance in す と に function of に も temperature conditions に optimum 応 し て い る と exam え ら れ る. Has drifted back towards ¥ dichroism の determination results も pay nearly 32 ℃ で の big き な - を shown し, hot に よ る structural surface で の variations change が catalysis の promoting と good く phase masato し て い た. This enzyme の constitute ア ミ ノ acid residues in の Ile high が く residue content and the enzyme が よ り strong な 疎 water-based コ ア を form し て お り, high い 発 heat resistance is の for と な っ て い る こ と が in stopping さ れ る. This bacterium origin の ア ス パ ル タ ー ゼ も と good cold heat の both を し, coliform や の Bacillus genus bacteria with enzyme の ア ミ ノ acid with column と compare し た results, branching lock ア ミ ノ acid base of residual に す seaborne る Ile の number の ratio が hot bacterium Bacillus genus enzyme の numerical approximate す に る こ と を shown し た. C - at the end of this enzyme の の alpha ヘ リ ッ ク ス can form high が い こ と や, コ ア can form high が い こ と が this enzyme の 発 に send and heat resistance し て い る と exam え ら れ る. ま た ア ル コ ー ル metabolic に お い て も most important な "を cut fruit た し て い る ア ル コ ー ル デ ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ は K_m numerical が 20 ℃ で nt biggest を shown す の に, optimum temperature 70 ℃ が 応 に あ り, 50 ℃ で の active half life が high の い thermal stability over 200 を shown し た. Contains zinc を must be metal と し て む things be に base づ い て, this enzyme の catalyst を interpret し, this enzyme と written の AldDH の struck against 応 の に total service よ り kind 々 の matrix ア ル コ ー ル を specific に trace quantitative す を る method established し た.

项目成果

T.Oikawa,K.Soda 他: "Chemo-Enzymatic D-Enantiomerization of DL-Lactate."Biotechno1ogy and Bioengineering. (印刷中). (2001)

T.Oikawa、K.Soda 等人：“DL-乳酸的化学酶 D-对映异构化”。生物技术和生物工程（2001 年出版）。

Soda K.: "Structure and function of psychrophilic alanine racemase"Journal of Molecular Catalysis B : Enzymatic. 12. 27-35 (2001)

Soda K.：“嗜冷丙氨酸消旋酶的结构和功能”分子催化杂志 B：酶学。

Soda K.: "Increased Transglycosylation Activity of Rhodotorula glutinis Endo -β Glucanase in Media Containing Organic Solvent"Biosci. Biotech. Biochem.. 65(8). 1889-1892 (2001)

Soda K.：“含有有机溶剂的培养基中增加的红酵母内切-β 葡聚糖酶的转糖基活性”Biosci. 1889-1892 (2001)。

Y.Yamanaka, T.Kazuoka, Y.Yoshida, K.Yamanaka, T.Oikawa, K.Soda: "Thermostable aldehyde dehydrogenase from psychrophile, Cytophaga sp.KUC-1 : enzymological characteristics and functional properties"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 298. 632-637 (2002)

Y.Yamanaka、T.Kazuoka、Y.Yoshida、K.Yamanaka、T.Oikawa、K.Soda：“来自嗜冷菌、噬菌体 sp.KUC-1 的耐热醛脱氢酶：酶学特征和功能特性”Biochem。

Soda K.: "Psychrophilic valine dehydrogenase of the antarctic psychrophile, Cytophaga sp.KUC-1,Purification. Molecular characterization and expression"Eur. J. Biochem.. 268. 4375-4383 (2001)

Soda K.：“南极嗜冷菌的嗜冷缬氨酸脱氢酶，噬菌体 sp.KUC-1，纯化。分子特征和表达”Eur。