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二糖，葡萄糖的α1-1-1α键。通常，海藻糖的合成涉及两步反应，其中三磷酸三磷酸（GLCα1-1-1αGLC6P）合成，然后去除三磷酸磷酸盐的磷酸基团。海藻糖6-磷酸盐充当植物发育和环境反应的生理活性物质，即使三磷酸三磷酸的量影响植物的生长。海藻糖的降解是由Trehalase进行的。在较高的植物中，三钙6-磷酸合成和去磷酸酶具有多种同工酶（尽管它们在一个生物体中具有相同的功能，但具有相同的功能），而三磷酸三磷酸盐和海藻糖的量被认为是复杂且高度控制的。这项研究旨在阐明海藻糖代谢酶的生化特性，该酶调节植物中三磷酸三磷酸和海藻糖的数量。通过引入海藻糖6-磷酸合酶，几个同工酶中的一些是通过引入体外翻译系统作为重组酶生产的，例如在以前认为是不活跃的同工酶中发现活性等结果。关于三磷酸三磷酸二磷酸酶（TPP），制备了拟南芥所拥有的10种同工酶的所有重组酶，并详细分析了该功能。与植物表达模式结合使用了主要的TPP（TRE生物合成系统）。在植物trehalase研究中，通过酶功能结构分析揭示了拟南芥酶（重组酶）功能表达的分子机制。据透露，底物结合位点在两种状态下采用：遮挡和开放，它在遮挡状态下的作用很好，并且在开放状态下它在三磷酸三磷酸中的作用良好，并且最佳的pH值随催化残基的变化而变化。

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