食品総合研究所

発酵細菌ユニット

役割

発酵食品など、食品産業に利用される細菌について研究しています。納豆菌等の有用細菌、サイクロデキストランなど多機能なオリゴ糖を生産する細菌、植物に由来する乳酸菌等を対象としています。納豆菌は、酵素などの様々な物質を生産します。納豆菌のネバネバ物質(ポリグルタミン酸)が生産される仕組みの解明や酵素などの性質を改良したり、量的にたくさん作れるようにすることを目指しています。サイクロデキストラン生産菌については、これらの糖質生産・代謝機構の解明や、生産力の向上を目指す研究を進めています。

 

主な研究テーマ

微生物が生産する有用オリゴ糖に関する研究

サイクロデキストラン(CI)はグルコースが環状に連なった構造のオリゴ糖です。CIは水溶性が高く、虫歯や口臭の原因となる歯垢の形成を阻害する作用があり、重合度によって包接能が見いだされているものもあり、食品産業への応用が期待されます。CIを生産する酵素系の解明と、生産微生物の生産力の向上、CIの機能性の解明を目指しています。

サイクロデキストラン

サイクロデキストランの構造。グルコースが7~9個のものを環状イソマルトオリゴ糖、10個以上のものを環状イソマルトメガロ糖と呼ぶこともあります。すべてのCIに歯垢の形成阻害作用が、CI-10,11,12に包接作用(物質を取り込んで可溶化、安定化させる作用)が見いだされています。

 

納豆菌の粘質物の生産機構に関する研究

粘質物の主成分であるポリグルタミン酸について、その生産に関係する遺伝子の機能解明を行っています。どのような仕組みでポリグルタミン酸が作られるかが分かれば、多様な粘りの納豆を製造するなど、食品産業への応用が可能となります。
γPGA合成と分解の制御機構(模式図)

 

メンバー

ユニット長
舟根 和美(ふなね かずみ)/専門:応用酵素化学

主任研究員
木村 啓太郎 (きむら けいたろう)/専門:応用微生物学

 

主要成果

  • Kawabata Y, Kimura K, Funane K, Extracellular production of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase and cyclodextran by a protease-deficient Bacillus subtilis host–vector system, Appl. Microbiol. Biotechnol., 93, 1877-1884 (2012)
  • Fujimoto Z, Kimura K, Crystal structure of bacteriophage ΦNIT1 zinc peptidase PghP that hydrolyzes γ-glutamyl linkage of bacterial poly-γ-glutamate, Proteins, 80, 722-729 (2012)
  • Do TH, Suzuki Y, Abe N, Kaneko J, Itoh Y, Kimura K, Suppressor mutants of loss of DegQ function in Bacillus subtilis (natto) poly-gamma-glutamate synthesis. Appl. Enviorn. Microbiol. 77, 8249-8258 (2011)
  • Suzuki N, Kim YM, Fujimoto Z, Momma  M, Funane K, Kimura A,  Crystallization and preliminary crystallographic analysis of dextranase from Streptococcus mutans, Acta Crystallogr. F., 67, 1542-1544 (2011)
  • Kim YM, Shimizu R, Nakai H, Mori H, Okuyama M, Kang MS, Fujimoto Z, Funane K, Kim D, Kimura A, Truncation of N- and C-terminal regions of Streptococcus mutans dextranase enhances catalytic activity, Appl. Microbiol. Biotechnol., 91, 329-339 (2011)
  • Kubo Y, Rooney AP, Tsukakoshi Y, Nakagawa R, Hasegawa H, Kimura K, Phylogenetic analysis of Bacillus subtilis strains applicable to natto (fermented soybean) production. Appl. Environ. Microbiol., 77, p6463-6469. (2011)
  • Kimura K, Tran LSP, Funane K, Loss of poly-γ-glutamic acid synthesis of Bacillus subtilis (natto) due to IS4Bsu1 translocation to swrA gene. Food Sci. Technol. Res., 17, p447-451 (2011)
  • Funane K, Kawabata Y., Suzuki R., Kim YM, Kang  HK, Suzuki N, Fujimoto Z, Kimura A, Kobayashi M, Deletion analysis of regions at the C-terminal part of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulans, Biochim. Biophys. Acta, 1814, 428-434 (2011)
  • Kimura K, Fujimoto Z, Enzymatic degradation of poly-gamma-glutamic acid, Microbiology Monograph, ln Amino acid Homopolymers occurred in Nature, ed., Hamano Y, Springer,  pp95-113 (2010)
  • Kimura K, Tran LSP, Do TH, Itoh Y, Expression of the pgsB encoding the poly-gamma-DL-glutamate synthetase of Bacillus subtilis (natto). Biosci. Biotechnol. Biochem., 73, 1149-1155 (2009)
  • Fujimoto Z, Shiga I, Itoh Y, Kimura K, Crystallization and preliminary crystallographic analysis of poly--glutamate hydrolase from bacteriophage NIT1, Acta Crystallogr. F., 65, 913-916 (2009)
  • Funane K, Terasawa K, Mizuno Y, Ono H, Gibu S, Tokashiki T, Kawabata Y, Kim YM, Kimura A, Kobayashi M, Isolation of Bacillus and Paenibacillus Bacterial Strains that Produce Large Molecules of Cyclic Isomaltooligosaccharides, Biosci. Biotechnol. Biochem., 72, 3277-3280 (2008)
  • Funane K, Terasawa K, Mizuno Y, Ono H, Miyagi T, Gibu S, Tokashiki T, Kawabata Y, Kim YM, Kimura A, Kobayashi M, A novel cyclic isomaltooligosaccharide (cycloisomaltodecaose, CI-10) produced by Bacillus circulans T-3040 displays remarkable inclusion ability compared with cyclodextrins, J. Biotechnol., 130, 188-192 (2007)
  • Kimura K, Itoh Y, Determination and characterization of IS4Bsu1-insertion loci and identification of a new insertion sequence element of the IS256 family in Natto starter, Biosci. Biotechnol. Biochem., 71, 2458-2464 (2007)
  • Yamamoto T, Terasawa K, Kim YM, Kimura A, Kitamura Y, Kobayashi M, Funane K, Identification of catalytic amino acids of cyclodextran glucanotransferase from Bacillus circulans T-3040, Biosci. Biotechnol. Biochem., 70, 1947-1953 (2006)
  • Funane K, Ishii T, Ono H, Kobayashi M, Changes in linkage pattern of glucan products induced by substitution of Lys residues in the dextransucrase. FEBS Lett., 579, 4739-4745 (2005).
  • Kimura K, Tran LSP, Uchida I, Itoh Y, Characterization of Bacillus subtilis gamma-glutamyl transferase and its involvement in capsule poly-γ-glutamate degradation. Microbiology, 150(Pt 12), 4115-4123 (2004)
  • Funane K, Ishii T, Terasawa K, Yamamoto T, Kobayashi M, Construction of chimeric glucansucrase for analyzing substrate-binding regions that affect the structure of glucan products. Biosci. Biotechnol. Biochem., 68, 1912-1920 (2004)
  • Kimura K, Tran LSP, Itoh Y. Roles and regulation of the glutamate racemase isogenes, racE and yrpC, in Bacillus subtilis. Microbiology, 150(Pt 9), 2911-2920 (2004)
  • Kimura K, Itoh Y, Characterization of poly-γ-glutamate hydrolase encoded by a bacteriophage genome: Possible role in phage infection of Bacillus subtilis encapsulated with poly-γ-glutamate. Appl. Enviorn. Microbiol., 69, 2491-2497 (2003)
  • Nakada Y, Nishijyo T, Itoh Y, Divergent Structure and Regulatory Mechanism of Proline Catabolic Systems: Characterization of the putAP Proline Catabolic Operon of Pseudomonas aeruginosa PAO1 and Its Regulation by PruR, an AraC/XylS Family Protein. J. Bacteriol., 184, 5633-5640 (2002)
  • Kimura K, Inatsu Y, Itoh Y. Frequency of the Insertion Sequence IS4Bsu1 among Bacillus subtilis strains isolated from Fermented Soybean Foods in Southeast Asia. Biosci. Biotechnol. Biochem., 66, 1994-1996 (2002)
  • Kimura K, Nagasawa A, Fujii M, Itoh Y. Cloning of the pepX Gene of Lactobacillus helveticus IFO3809 Encoding Salt-tolerant X-Prolyl Dipepetidyl Aminopeptidase and Characterization of the Enzyme. J. Biosci. Biotechnol., 93, 587-594 (2002)