アミロース製造に利用する酵素の開発と改良 Developing and Engineering Enzymes for Manufacturing Amylose

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抄録

アミロースは,グルコースがα-1,4結合により直鎖状に連なったポリマーであり,シクロアミロース,グリコーゲンなど種々のグルコースポリマーの原料となる.また,機能材料として,種々の産業分野におけるアミロースの利用が期待されている.アミロースは,天然のデンプンの成分として自然界に大量に存在しているが,デンプンの主成分であるアミロペクチンとの分離が難しいため,天然アミロースの工業的な生産は行われていなかった.一方,アミロースは酵素を利用して合成できることが知られている.中でもα-グルカンホスホリラーゼは,合成するアミロースの分子量を制御することが可能であり,アミロース合成において優れた酵素である.そこで,私たちは,産業化利用を目的として,熱安定性に優れたα-グルカンホスホリラーゼの開発を行った.まず,高度好熱菌<i>Thermus aquaticus</i>由来のα-グルカンホスホリラーゼ遺伝子を取得し,大腸菌で発現させ耐熱性酵素を得た.次に,タンパク質工学的手法を用いて,馬鈴薯由来のα-グルカンホスホリラーゼの耐熱化を行った.また,α-グルカンホスホリラーゼは高価なグルコース1-リン酸を原料とするため,私たちは,スクロースやセルロースからグルコース1-リン酸を合成できるスクロースホスホリラーゼやセロビオースホスホリラーゼをα-グルカンホスホリラーゼと組み合わせて反応させることにより,安価な原料からアミロースを量産化する方法を開発した.さらにこの反応に,グルカン転移酵素を組み合わせることにより,種々のグルコースポリマーの合成も可能となり,α-グルカンホスホリラーゼはこれらグルコースポリマー合成の鍵となる酵素である.ここでは,産業的利用を目的としたα-グルカンホスホリラーゼの開発と改良について,さらに本酵素を利用したアミロース合成について報告する.

Amylose is a functional biomaterial and is expected to be used for various industries. However at present, manufacturing of amylose is not done, since the purification of amylose from starch is very difficult. It has been known that amylose can be produced <i>in vitro</i> by using α-glucan phosphorylases. In order to obtain α-glucan phosphorylase suitable for manufacturing amylose, we isolated an α-glucan phosphorylase gene from <i>Thermus aquaticus</i> and expressed it in <i>Escherichia coli</i>. We also obtained thermostable α-glucan phosphorylase by introducing amino acid replacement onto potato enzyme. α-Glucan phosphorylase is suitable for the synthesis of amylose; the only problem is that it requires an expensive substrate, glucose 1-phosphate. We have avoided this problem by using α-glucan phosphorylase either with sucrose phosphorylase or cellobiose phosphorylase, where inexpensive raw material, sucrose or cellobiose, can be used instead. In these combined enzymatic systems, α-glucan phosphorylase is a key enzyme. This paper summarizes our work on engineering practical α-glucan phosphorylase for industrial processes and its use in the enzymatic synthesis of essentially linear amylose and other glucose polymers.

収録刊行物

  • Journal of applied glycoscience  

    Journal of applied glycoscience 54(2), 125-131, 2007-04-20 

    The Japanese Society of Applied Glycoscience

参考文献:  44件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018617611
  • NII書誌ID(NCID)
    AA11809133
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
    REV
  • ISSN
    13447882
  • NDL 記事登録ID
    8828027
  • NDL 雑誌分類
    ZP24(科学技術--化学・化学工業--糖・澱粉)
  • NDL 請求記号
    Z17-15
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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