Analyses of molecular structures and functional relationships of starch debranching enzymes aiming to improve industrial starch saccharification processes

淀粉脱支酶的分子结构和功能关系分析，旨在改进工业淀粉糖化工艺

• 批准号: 20580147
• 负责人: 岩本 博行
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Fukuyama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20580147/
• 关键词: 食品酵素; 酵素; 酵素反応; 食品; 生体機能利用; バイオテクノロジー

Starch-debranching enzymes catalyze the hydrolysis of the α-1,6-glucosidic linkage of α-glucans such as amylopectin, glycogen and pullulan, and are used in an industrial starch saccharification process. These enzymes classified into two groups, pullulanase and isoamylase based on the substrate specificities. In this project, we aimed to clarify the mechanism of substrate specificity and design industrially valuable enzyme. We first solved the crystal structure of Bacillus subtilis pullulanase, and compared the crystal structures and amino acid sequences of several starch-debraniching enzymes. Then we introduced mutations into active sites of Klebsiella pullulanase and found some mutants in which Gly residues located on flexible loop in the vicinity of active site are replaced by Ala or Pro showed higher activity toward amylopectin and improved thermostability than wild type enzyme.

淀粉脱支酶催化α-葡聚糖（如支链淀粉、糖原和普鲁兰）α-1,6-糖苷链的水解，并用于工业淀粉糖化过程。这些酶根据底物的特异性分为两类，普鲁兰酶和异淀粉酶。在本项目中，我们旨在阐明底物特异性的机制并设计具有工业价值的酶。我们首先解析了枯草芽孢杆菌普鲁兰酶的晶体结构，并比较了几种淀粉去分枝酶的晶体结构和氨基酸序列。然后我们将突变引入克雷伯氏菌普鲁兰酶的活性位点，发现一些位于活性位点附近柔性环上的Gly残基被Ala或Pro取代的突变体对支链淀粉的活性比野生型酶高，热稳定性也比野生型酶好。

项目成果

立体構造情報にもとづいたデンプン枝切り酵素の基質特異性改変

基于3D结构信息的淀粉脱支酶底物特异性修饰

• 发表时间: 2008
• 作者: 岩本博行;ほか
• 通讯作者: ほか

Role of Induced-fit Motion in the Active Site of Klebsiella Pullulanase

诱导配合运动在克雷伯菌支链淀粉酶活性位点中的作用

• 发表时间: 2010
• 作者: 岩本博行;ほか
• 通讯作者: ほか

イネ枝切り酵素の基質特異性と役割

水稻脱支酶的底物特异性和作用

• 发表时间: 2010
• 作者: 前野友香;ほか
• 通讯作者: ほか

フレキシブルループに変異を導入したKlebsiella由来プルラナーゼの熱安定性

柔性环中引入突变的克雷伯氏菌衍生支链淀粉酶的热稳定性

• 发表时间: 2011
• 作者: 佐藤孝憲;他
• 通讯作者: 他

プルラナーゼの基質特異性と基質特異性改変の試み

支链淀粉酶的底物特异性以及改变底物特异性的尝试

• 发表时间: 2009
• 作者: 岩本博行;ほか
• 通讯作者: ほか