酢酸菌PQQ酵素の指向性進化と「ゆるい」基質特異性の理解

了解醋杆菌 PQQ 酶的定向进化和“松散”底物特异性

• 批准号: 22K05383
• 负责人: 阿野 嘉孝
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05383/
• 关键词: PQQ酵素; 酢酸菌; 酵素; グリセロール脱水素酵素

酢酸菌においてピロロキノリンキノン（PQQ)を補欠分子族とするPQQ酵素は、産業的な物質生産の中心的役割を担う重要な酵素群であり「ゆるい」基質特異性を示すことが特徴的である。このゆるい基質特異性に起因して新しく発見される酵素反応は、持続可能社会のための新たな微生物変換技術の創出にもつながることから注目されている。本研究では、このゆるい基質特異性の構造学的理解を深めるために、その障害となっていた酵素安定性の向上、さらには物質生産性の向上を目指して、進化指向的変異導入法を確立して優良変異体を獲得することを目的とし、得られた変異体酵素を用いて基礎研究および応用研究を深めることにある。１年目となる今年度は、酢酸菌PQQ依存性グリセロール脱水素酵素（GLDH）の変異体取得に注力した。申請者の考案した「酢酸菌直接形質転換選抜法」を実施して各工程の最適化を図り、得られた変異体の性能価を進めた。また、ゲノムシャッフリングによる多重変異導入法の条件も確立し、GLDHの「指向性変異法」の確立に向けて大きな進展を得た。変異酵素の性能評価を実施した結果、獲得した変異体は負の影響をもたらすものが多く、期待する機能が向上した変異体取得に向けて継続した変異導入が必要であると判断した。その中で、２株の酵素活性の安定化に繋がる変異体の取得に成功し、変異体酵素の性能を評価するとともに、発酵生産性への影響を調査しているところである。２年目以降は、これまでの継続した変異体取得に加えて、獲得した２株の優良変異体の性能評価、さらには多重変異の導入によりGLDHの指向性変異を進め、ゆるい基質得意性に関する知見を深めていく予定である。

PQQ enzyme plays an important role in the production center of substances in industry. PQQ enzyme plays an important role in enzyme group. The substrate specificity of the enzyme is due to the discovery of new enzyme reactions, the persistence of new microbial transformation technologies, and the development of new enzyme reactions. This study deepens the understanding of matrix specificity, enzyme stability, substance productivity, and evolutionary-oriented transformation. This year, the PQQ-dependent enzyme GLDH was used to obtain foreign interest. The applicant's application for "direct form and quality change method" was implemented to optimize the performance of each project and improve the performance of each project. The conditions for the multiple variant introduction method were established, and the directional variant method of GLDH was established. There are many negative impacts on the results and gains of the performance evaluation of different enzymes, and it is necessary to make judgments on the introduction of different changes in the direction of achieving the desired functions. The enzyme activity of the two strains was stabilized, the heterologous enzyme was successfully obtained, the enzyme performance was evaluated, and the effect of fermentation productivity was investigated. In the past two years, the quality of GLDH has been improved, and the quality of GLDH has been improved. The quality of GLDH has been improved, and the quality of GLDH has been improved.

项目成果

Periplasmic dehydroshikimate dehydratase combined with quinate oxidation in Gluconobacter oxydans for protocatechuate production

氧化葡糖杆菌中周质脱氢莽草酸脱水酶与奎宁酸氧化相结合用于原儿茶酸生产

• DOI: 10.1093/bbb/zbac090
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biosci Biotechnol Biochem.
• 作者: Nagaki K;Kataoka N;Theeragool G;Matsutani M;Ano Y;Matsushita K;Yakushi T.
• 通讯作者: Yakushi T.

Development of efficient 5-ketogluconate production system by Gluconobacter japonicus

日本葡萄糖酸杆菌高效生产5-酮葡萄糖酸系统的开发

• DOI: 10.1007/s00253-022-12242-0
• 发表时间: 2022
• 期刊: Appl Microbiol Biotechnol.
• 作者: Kataoka N;Naoki K;Ano Y;Matsushita K;Yakushi T.
• 通讯作者: Yakushi T.

Histamine elimination by a coupling reaction of fungal amine oxidase and bacterial aldehyde oxidase

通过真菌胺氧化酶和细菌醛氧化酶的偶联反应消除组胺

• DOI: 10.1093/bbb/zbac121
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bioscience. Biotechnology. Biochem
• 作者: Masakatsu Usui;Hikari Kubota;Mizuki Ishihara;Haruka Matsuki;Shinya Kawabe;Yoshimasa Sugiura;Naoya Kataoka,Kazunobu Matsushita;Yoshitaka Ano;Yoshihiko Akakabe;Roque A. Hours;Toshiharu Yakushi; Osao Adachi
• 通讯作者: Osao Adachi