植物の生理活性物質トレハロース６－リン酸を量的制御する酵素群の活性調節機構の解明

阐明定量控制​​植物中生理活性物质海藻糖6-磷酸的酶的活性调节机制

• 批准号: 18J20503
• 负责人: 田口 陽大
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20503/
• 关键词: トレハロース6-リン酸; トレハロース; トレハラーゼ; トレハロース6-リン酸ホスファターゼ; トレハロース6-リン酸シンターゼ; シロイヌナズナのトレハロース代謝; トレハロース 6-リン酸; トレハロースリン酸シンターゼ; トレハロースホスファターゼ; トレハロース６-リン酸

トレハロースは二分子のグルコースがα1-1α結合した非還元性二糖である．一般にトレハロースの合成はトレハロース6-リン酸（Glcα1-1αGlc6P）が合成された後，トレハロース6-リン酸のリン酸基が外される二段階の反応を経る．トレハロース6-リン酸は植物の発生や環境応答に対する生理活性物質として働き，トレハロース6-リン酸量の変化は微量であっても植物の生育に影響を与える．トレハロースの分解はトレハラーゼにより行われる．高等植物ではトレハロース6-リン酸の合成・脱リン酸酵素のアイソザイム（一つの生物中で同じ働きを持ちながらも異なる酵素）を複数持ち，トレハロース6-リン酸やトレハロース量は，複雑・高度に制御されると考えられる．本研究では植物においてトレハロース6-リン酸やトレハロース量を調節するトレハロース代謝酵素の生化学的性質を明らかにすることを目的とした．トレハロース6-リン酸合成酵素については，in vitro翻訳系の導入により，数種のアイソザイムのうち一部が組換え酵素として生産され，従来不活性型と思われていたアイソザイムに活性を見出す等の成果を得た．トレハロース6-リン酸脱リン酸酵素（TPP）については，シロイヌナズナの持つ10アイソザイムの全ての組換え酵素を作製し，機能を詳細に解析した．植物の発現パターンと合わせて主要なTPP（Tre生合成系）を同定した．植物トレハラーゼの研究では，シロイヌナズナの酵素（組換え酵素）について機能発現の分子メカニズムを酵素機能構造解析により明らかにした．基質結合部位が閉塞と開放の2状態を取ること,閉塞状態ではトレハロースに，開放状態ではトレハロース6-リン酸によく作用すること，開閉に伴う触媒残基の状態変化に伴い至適pHが変化することなどを明らかにした．

海藻糖是一种非还原性二糖，其中两个葡萄糖分子以α1-1α连接。通常，海藻糖的合成涉及两步反应，其中合成海藻糖6-磷酸(Glcα1-1αGlc6P)，然后除去海藻糖6-磷酸的磷酸基团。海藻糖6-磷酸作为植物发育和环境反应的生理活性物质，即使海藻糖6-磷酸的微小变化也会影响植物的生长。海藻糖被海藻糖酶分解。高等植物具有多种海藻糖6-磷酸合成/去磷酸化酶的同工酶（在一种生物体中具有相同功能的不同酶），并且海藻糖6-磷酸和海藻糖的量被认为是复杂且高度可变的。本研究的目的是阐明海藻糖-6-磷酸和调节植物中海藻糖水平的海藻糖代谢酶的生化特性。关于海藻糖6-磷酸合酶，通过导入体外翻译系统，将一部分同工酶制成重组酶，并发现了以前认为无活性的同工酶的活性等。结果。关于海藻糖6-磷酸去磷酸酶(TPP)，我们创建了拟南芥重组酶的全部10种同工酶，并详细分析了它们的功能。我们根据植物的表达模式确定了主要的 TPP（Tre 生物合成系统）。在植物海藻糖酶研究中，我们通过酶功能结构分析，阐明了拟南芥酶（重组酶）功能表达的分子机制。底物结合位点有封闭和开放两种状态，封闭状态下对海藻糖和开放状态下的海藻糖6-磷酸作用良好，且最适pH随着催化残基的打开和关闭状态的变化而变化。我们明确了我们要做什么。

项目成果

Efficient one-pot enzymatic synthesis of trehalose 6-phosphate using GH65 α-glucoside phosphorylases

使用 GH65 α-葡萄糖苷磷酸化酶高效一锅酶法合成 6-磷酸海藻糖

• DOI: 10.1016/j.carres.2019.107902
• 发表时间: 2020
• 期刊: Carbohydrate Research
• 影响因子: 3.1
• 作者: Taguchi Yodai;Saburi Wataru;Imai Ryozo;Mori Haruhide
• 通讯作者: Mori Haruhide

植物トレハラーゼ間の機能比較とα11→α12ループ上に保存されたThrのTre6P分解活性への寄与

植物海藻糖酶的功能比较及α11→α12环上保守的Thr对Tre6P降解活性的贡献

• 发表时间: 2019
• 作者: Taguchi Yodai;Saburi Wataru;Imai Ryozo;Mori Haruhide;田口陽大，佐分利亘，森春英
• 通讯作者: 田口陽大，佐分利亘，森春英