β-アラビノオリゴ糖鎖分解酵素群をビフィズス菌から発見

　　β-アラビノオリゴ糖鎖とは、植物細胞壁に存在する糖タンパク質(エクステンシン等)に含まれるハイドロキシプロリン(Hyp)結合型糖鎖である。その主要な糖鎖構造はβ-結合のアラビノフラノース(Araf)で構成されたβ-Araf-(1→2)-β-Araf-(1→2)-β-Araf-Hyp (Ara₃-Hyp)及びその非還元末端にα1,3結合でArafが付加されたAra₄-Hypである。我々は、これまで発見されてこなかったβ−アラビノフラノシド結合に作用できる酵素群をB. longumから発見した。その酵素群は、① Ara₄-HypをAraとAra₃-Hypに分解するGH43 α-L-アラビノフラノシダーゼ(HypAA)、② Ara₃-Hypに作用しβ-Ara₂とAra-Hypに分解するβ-L-アラビノビオシダーゼ(HypBA2) 、③ 遊離したβ-Ara₂をアラビノースに分解するβ-L-アラビノフラノシダーゼ(HypBA1)である。これらの酵素の新規性が認められた結果、HypBA2はEC 3.2.1.187とCAZy GH121に登録され、HypBA1はEC 3.2.1.185とCAZy GH127に登録された。菌体外酵素として働くHypAAとHypBA2により切断されたアラビノース及びβ-Ara₂は菌体内に取り込まれ、菌体内酵素のHypBA1により完全にL-アラビノースに分解されると考えられる（図参照）。また、β-アラビノビオース[β-Araf-(1→2)-β-Araf-(1→2)]を炭素源とした培地でB. longumが良好に生育することも確認した。詳細はこちら(科研費報告書) (CiNii) (TIGG)

GH127 β-L-アラビノフラノシダーゼ (Bll1HypBA1; BLLJ_0211)

• Fujita, K., Takashi, Y., Obuchi, E., Kitahara, K., and Suganuma, T.: Characterization of a novel β-L-arabinofuranosidase in Bifidobacterium longum: Functional elucidation of a DUF1680 protein family member. J. Biol. Chem., 289, 5240-5249 (2014).　pubmed JBC CAZy CAZypedia BLLJ_0211 DUF1680 GenBank genome

β-アラビノオリゴ糖鎖から遊離されたβ-Ara₂に作用するβ-L-arabinofuranosidaseをビフィズス菌から発見し、そのクローニングと発現に初めて成功した。

変異体の取り違えのため2013年に取り下げられた2011年に発表済み論文を再投稿したものである。

•   Ito, T., Saikawa, K., Kim, S., Fujita, K., Ishiwata, A., Kaeothip, S., Arakawa, T., Wakagi, T., Beckham G. T., Ito, Y., and Fushinobu, S.: Crystal structure of glycoside hydrolase family 127 β-L-arabinofuranosidase from Bifidobacterium longum. Biochem. Biophys. Res. Commun., 447, 32-37 (2014).　PubMed BBRC PDB PDB(Ara complex)

伏信先生との共同研究によるβ-L-arabinofuranosidaseの結晶構造解析

GH121 β-L-アラビノビオシダーゼ (HypBA2; BLLJ_0212)

• Fujita, K., Sakamoto, S., Ono, Y., Wakao, M., Suda, Y., Kitahara, K., and Suganuma, T.: Molecular cloning and characterization of a β-L-arabinobiosidase in Bifidobacterium longum that belongs to a novel glycoside hydrolase family. J. Biol. Chem., 286, 5143-5150 (2011).  pubmed JBC Suppl CAZy  CAZypedia BLLJ_0212 GenBank genome

エクステンシンのβ-アラビノオリゴ糖鎖を特異的に切断しβ-Ara₂を遊離させるβ-L-arabinobiosidaseをビフィズス菌から発見し、そのクローニングと発現に初めて成功した。

• Saito K, Viborg AH, Sakamoto S, Arakawa T, Yamada C, Fujita K, Fushinobu S. 2020. Crystal structure of β-L-arabinobiosidase belonging to glycoside hydrolase family 121. PLoS One, 15, e0231513 (2020). doi: 10.1371/journal.pone.0231513 伏信先生との共同研究によるβ-L-arabinobiosidaseの結晶構造解析 6M5A

GH146 β-L-アラビノフラノシダーゼ (Bll4HypBA1; BLLJ_0089)

• Ishiwata A., Tsunomachi, H., Kameyama, K., Sophone, K., Nakamura, M., Kitahara, K., Tanaka K., Ito Y., Fujita K.: Bifidobacterial GH146 β-L-arabinofuranosidase (Bll4HypBA1) as the last enzyme for the complete removal of oligoarabinofuranosides from hydroxyproline-rich glycoproteins. ChemBioChem., 24, e202200637 (2023). doi: 10.1002/cbic.202200637  ChemBioChem

 詳細は鹿児島大学研究トピックをご覧ください。

β-L-アラビノビオース専用の糖輸送体 (BABP; BLLJ_0208)

•  Miyake M, Terada T, Shimokawa M, Sugimoto N, Arakawa T, Shimizu K, Igarashi K, Fujita K, and Fushinobu, S.: Structural analysis of β-L-arabinobiose binding protein in the metabolic pathway of hydroxyproline-rich glycoproteins in Bifidobacterium longum. FEBS J., 2020 Apr 4 (2020). doi: 10.1111/febs.15315

 伏信先生との共同研究によるABC糖輸送体を構成するsubstrate-binding protein(BLLJ_0208)の結晶構造解析