最新の研究成果

研究成果のポイント

◇カビから得られたラムノシルグルクロン酸リアーゼは、複雑な化学構造を持つアラビアガムの末端を切断する酵素で、この酵素の微細な立体構造を茨城県生命物質構造解析装置（iBIX）で解析して、水素原子の位置まで決定することに成功しました。

◇この酵素が触媒する化学反応には、アラビアガムに含まれる酸性糖の電荷を中和しつつ水素原子をやりとりするアミノ酸残基が重要な役割を果たすことが分かりました。

概要

代表的な天然ゴムであるアラビアガムは、非常に複雑な構造を持つ多糖であり、ある種の微生物では多くの酵素を外に出してこれを分解できます。例えば、フザリウムというカビからは、ラムノシルグルクロン酸リアーゼ（FoRhamI）という酵素が得られ、この酵素はアラビアガムの末端を切断して分解できます。高輝度光科学研究センター（JASRI）の矢野直峰研究員と東京大学大学院農学生命科学研究科の伏信進矢教授らは、総合科学研究機構（CROSS）の日下勝弘副主任研究員、大阪公立大学の近藤辰哉氏（当時）、阪本龍司教授と共同研究を行い、大強度陽子加速器施設（J-PARC）の物質・生命科学実験施設（MLF）（茨城県東海村）内の茨城県生命物質構造解析装置（iBIX）を使用して、FoRhamIの中性子結晶構造解析に成功しました。その結果、FoRhamIにはアラビアガムの中の酸性糖の部分が持つマイナスの電荷を中和する部位と糖と糖がつながる結合に水素原子（プロトン）を受け渡しするアミノ酸が存在し、これらが重要な役割を果たしていることが明らかになりました。アラビアガムは、食品、飲料、化粧品、医薬品として広く利用されており、その分解酵素のメカニズムを研究することにより、天然ゴムの物性の改変などへの利用が期待されます。

掲載誌情報

【雑誌名】The Journal of Biological Chemistry
【論文名】Charge neutralization and β-elimination cleavage mechanism of family 42 L-rhamnose-α-1,4-D-glucuronate lyase revealed using neutron crystallography
【著者】Naomine Yano^#*, Tatsuya Kondo, Katsuhiro Kusaka, Takatoshi Arakawa, Tatsuji Sakamoto, and Shinya Fushinobu^*　（^#筆頭著者、^*責任著者）
【DOI】10.1016/j.jbc.2024.105774

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