植物枯死体の細胞壁分解に関わるバチルス属細菌酵素の構造生物学

芽孢杆菌细菌酶参与死亡植物尸体细胞壁降解的结构生物学

• 批准号: 07J02346
• 负责人: 落合 秋人
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02346/
• 关键词: 枯草菌; 植物細胞壁; 多糖リアーゼ; 多糖ヒドロラーゼ; 植物共生性; 植物腐生性; ラムノガラクツロナン; 構造生物学

細菌における植物細胞壁分解機構に関する研究は、植物細胞壁多糖に対する細菌の分子応答機構を明らかにし、未利用バイオマスの有効利用や植物の細菌感染症予防に繋がる。【植物細胞壁分解に関わる枯草菌のエコシステム】枯草菌の一種である納豆菌は、日本の伝統食である納豆の製造に利用されている。原料の大豆種皮にはラムノガラクツロナン(RG)領域が多く含まれている。RT-PCRによる遺伝子発現解析の結果、納豆菌と同種の枯草菌が大豆と相互作用する際に、RG分解に関わるリアーゼYesWとYesXの両遺伝子を誘導発現することを見出した。これら2つのRGリアーゼは、枯草菌の大豆腐生に関わるトリガーファクターとして機能していることが示唆される。【RGリアーゼの構造生物学】枯草菌由来RGリアーゼYesWとYesXは、植物細胞壁構成多糖ラムノガラクツロナン(RG)-Iを分解し、それぞれ異なる作用様式(YesW,エンド型;YesX,エキソ型)を示す。これらのRGリアーゼは菌体外に分泌され、協奏的作用によりRG-Iを不飽和2糖にまで分解する。作用様式に関わる構造要因を明らかにするため、両リアーゼのX線結晶構造を決定し、比較構造解析を行った。その結果、YesXにおいてのみ活性クレフトの一端を覆うループ構造が見出された。YesXの本ループ構造を欠失した変異体は、不飽和2糖のみを遊離させるYesXのエキソ型活性を喪失し、ランダム鎖長のオリゴ糖を遊離させるYesW様のエンド型活性を示した。エキソ型酵素からエンド型酵素への分子変換は、酵素機能変換技術としての「リモデリング工学」の確立へと繋がるものである。

对细菌中植物细胞壁分解机制的研究将揭示细菌对植物细胞壁多糖的分子反应机制，从而有效利用未利用的生物质并预防植物细菌感染。 【参与植物细胞壁分解的枯草芽孢杆菌生态系统】纳豆芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌的一种，用于生产日本传统食品纳豆。原料大豆种皮中含有大量的鼠李糖半乳糖醛酸（RG）。通过RT-PCR进行基因表达分析，我们发现，当枯草芽孢杆菌（一种与纳豆芽孢杆菌类似的物种）与大豆相互作用时，会诱导参与RG降解的裂解酶YesW和YesX基因的表达。这两种 RG 裂合酶被认为是参与枯草芽孢杆菌引起的大豆腐生化的触发因子。 [RG裂解酶的结构生物学] 枯草芽孢杆菌来源的RG裂解酶YesW和YesX降解构成植物细胞壁的多糖鼠李糖半乳糖醛酸(RG)-I，并且各自具有不同的作用模式(YesW，内型；YesX，外型)类型））显示。这些 RG 裂解酶分泌到细菌细胞外，通过协同作用将 RG-I 降解为不饱和二糖。为了阐明与作用方式相关的结构因素，我们确定了两种裂解酶的X射线晶体结构并进行了比较结构分析。结果，仅在 YesX 中发现了覆盖活动裂口一端的环结构。缺乏 YesX 环结构的突变体失去了 YesX 的外型活性，仅释放不饱和二糖，并表现出类似 YesW 的内型活性，释放随机链长的寡糖。从外型酶到内型酶的分子转换将导致“重塑工程”作为酶功能转换技术的建立。

项目成果

Crystal structure of the glycosidase family 73 peptidoglycan hydrolase FlgJ

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2009.01.186
• 发表时间: 2009-03-27
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Hashimoto, Wataru;Ochiai, Akihito;Murata, Kousaku
• 通讯作者: Murata, Kousaku

ファミリーGH73ペプチドグリカン分解酵素のX線結晶構造

GH73家族肽聚糖降解酶的X射线晶体结构

• 发表时间: 2009
• 作者: 橋本渉;落合秋人;門間敬子;丸山如江;伊藤貴文;三上文三;村田幸作
• 通讯作者: 村田幸作

細菌によるアルギン酸からのエタノール生産:アルギン酸糖化酵素エキソ型リアーゼのX線結晶構造

细菌从藻酸盐生产乙醇：藻酸盐糖基化酶外切裂解酶的 X 射线晶体结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 秋山 龍人;原 賢二;高草木 達;魚崎 浩平;澤村 正也;Wataru Hashimoto;Jinshan He;Akihito Ochiai;Akihito Ochiai;落合秋人;橋本渉;竹田浩之;高瀬隆一;Akihito Ochiai;落合秋人;高瀬隆一
• 通讯作者: 高瀬隆一

アルギン酸単糖(α-ケト酸)を無毒化するレダクターゼの分子同定

海藻酸单糖（α-酮酸）解毒还原酶的分子鉴定

• 发表时间: 2008
• 作者: 秋山 龍人;原 賢二;高草木 達;魚崎 浩平;澤村 正也;Wataru Hashimoto;Jinshan He;Akihito Ochiai;Akihito Ochiai;落合秋人;橋本渉;竹田浩之;高瀬隆一;Akihito Ochiai;落合秋人
• 通讯作者: 落合秋人

褐藻アルギン酸の糖化に関わる細菌由来エキソ型リアーゼの構造・機能相関

褐藻酸糖化过程中细菌外切酶的结构与功能关系

• 发表时间: 2009
• 作者: 落合秋人;三上文三;橋本渉;村田幸作
• 通讯作者: 村田幸作