植物糖転移酵素の構造と機能の解析およびその有用物質生産への応用

植物糖基转移酶的结构和功能分析及其在有用物质生产中的应用

• 批准号: 08J06838
• 负责人: 政田 さやか
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Nagoya City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J06838/
• 关键词: 植物二次代謝; 糖転移酵素; 配糖体; ホモロジーモデリング; 部位特異的変異導入

本研究では、植物由来の糖転移酵素の中でも、低分子化合物配糖体の構造多様性に大きく寄与していると考えられる、配糖体の糖鎖にさらに糖を付加して糖鎖を伸長する酵素(糖鎖伸長酵素、sugar-sugar glycosyltransferase)の酵素化学的ならびに構造化学的機能を解明し、天然・非天然の様々な有用配糖体生産に繋げることを目的としている。本年度は、ニチニチソウ培養細胞由来の糖鎖伸長酵素CaUGT3の酵素タンパク質について、低分子化合物の基本骨格に一つ目の糖を転移する酵素(配糖化酵素)で、ブドウ由来のVvGT1の結晶構造に基づき、ホモロジーモデリングによる立体構造予測を行った。両酵素の立体構造の比較により、糖鎖伸長酵素に特徴的な大きな基質ポケットを形成するアミノ酸残基(His125,Asn206)を発見した。これらのアミノ酸残基を配糖化酵素由来のアミノ酸に置換した変異酵素を作製し、酵素活性を調べた結果、変異酵素の活性は急激に減少したことから、これらのアミノ酸残基の重要性を示すことができた。さらに、変異酵素のホモロジーモデルを構築し、基質との水素結合の様子を調べた結果、これらのアミノ酸残基が基質ポケットの形成のみならず、アクセプター基質の配置の安定化にも寄与している可能性を示した。以上の知見を基に、配糖化酵素に糖鎖伸長活性を付加したり、糖鎖伸長酵素を配糖化酵素に変えたりすることによって、今後、新たな糖転移活性を持つ酵素タンパク質を利用した有用配糖体生産が可能になると期待される。

The purpose of this study is to investigate the structural diversity of plant-derived glycosyltransferases and low-molecular-weight glycoconjugates, to clarify the function of enzyme chemistry and structural chemistry of glycosyltransferases (glycosyltransferases and sugar-glycosyltransferases), and to investigate the natural and unnatural effects of glycosyltransferases on the production of useful glycoconjugates. This year, we have conducted the research on the enzyme structure of carbohydrate elongation enzyme CaUGT3 derived from cultured cells, the enzyme (glycosylation enzyme) of carbohydrate shift in the basic framework of low molecular weight compounds, the basic structure of crystal structure of VvGT1 derived from cultured cells, and the stereo structure prediction of carbohydrate elongation enzyme CaUGT 3 derived from cultured cells. Comparison of the three-dimensional structure of the enzyme and the characteristic large base acid residues (His125,Asn206) of the glyco-lock elongation enzyme were discovered. The origin of these amino acid residues in glycosylation enzymes, the regulation of enzyme activity, the rapid reduction of enzyme activity, and the importance of these amino acid residues are shown. In addition, the structure of different enzymes, the regulation of matrix and water-binding molecules, the formation of matrix and acid residues, and the possibility of stabilizing the configuration of matrix are shown. In the future, we expect that there will be new opportunities for the production of useful glycans by using glycan elongation enzymes.

项目成果

Production of unnatural bioactive glycosides using plant secondary product glycosyltransferases

利用植物副产物糖基转移酶生产非天然生物活性糖苷

• 发表时间: 2009
• 期刊: Heterocycles 77
• 作者: Sayaka Masada;Sayaka Masada
• 通讯作者: Sayaka Masada

Functional and Structural Characterization of a Flavonoid Glucoside 1,6-Glucosyltransferase from Catharanthus roseus

• DOI: 10.1093/pcp/pcp088
• 发表时间: 2009-08-01
• 期刊: PLANT AND CELL PHYSIOLOGY
• 影响因子: 4.9
• 作者: Masada, Sayaka;Terasaka, Kazuyoshi;Mizukami, Hajime
• 通讯作者: Mizukami, Hajime

ニチニチソウ由来フラボノイド配糖体糖鎖伸長酵素CaUGT3の構造機能解析

长春花黄酮苷糖链延长酶 CaUGT3 的结构和功能分析

• 发表时间: 2009
• 作者: Sayaka Masada;Sayaka Masada;政田さやか;政田さやか
• 通讯作者: 政田さやか

ニチニチソウ由来フラボノイド配糖体糖鎖伸長酵素の機能解析

长春花黄酮苷糖链延长酶的功能分析

• 发表时间: 2008
• 作者: Sayaka Masada;Sayaka Masada;政田さやか;政田さやか;政田さやか;政田さやか;政田さやか
• 通讯作者: 政田さやか

植物二次代謝糖転移酵素の機能解析とその応用

植物次生代谢糖基转移酶的功能分析及其应用

• 发表时间: 2009
• 作者: Sayaka Masada;Sayaka Masada;政田さやか
• 通讯作者: 政田さやか