プレニルトランスフェラーゼの生成物鎖長変換に対する分子デザイン

Research Project

Project/Area Number	11132202
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	西野徳三東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005827)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	邊見久東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60302189) 中山亨東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80268523)
Project Period (FY)	1999
Project Status	Completed (Fiscal Year 1999)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 1999: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	イソプレノイド / プレニルトランスフェラーゼ / ゲラニル二リン酸 / ファルネシル二リン酸 / 分子デザイン / 部位特異的変異導入
Research Abstract	ゲラニル二リン酸合成酵素はモノテルペンの生体合成といった工業的応用の面からも極めて高い価値を持つが、植物由来の同酵素は熱安定性などの面から応用が困難な可能性が高い。そこで耐熱性プレニルトランスフェラーゼの機能改変により、熱安定ゲラニル二リン酸合成酵素の分子デザインを試みた。先に得られた結果より、我々はプレニルトランスフェラーゼの基質結合サイトであるDDXX(XX)D配列周辺に存在するいくつかの特徴的構造が生成物であるポリプレニル二リン酸の鎖長を解決する要因であると推測した。縮合反応が進むにしたがって酵素に結合したポリプレニル二リン酸の炭素鎖は上記のDDXX(XX)D配列が存在するαへリックスに沿って伸長し、最終的にこのαへリックス上の嵩高いアミノ酸側鎖にブロックされて酵素から解離すると考えられている。そこで中等度好熱菌Bacillus sterothermophilus由来のファルネシル二リン酸合成酵素において、キャビティー構造の要素を狭めると予想される位置のアミノ酸を嵩高い側鎖を持つ残基に置換した。その結果ゲラニル二リン酸を合成する変異型酵素の作成に成功した。この結果は、プレニルトランスフェラーゼの生成物鎖長がDDXX(XX)D配列上流の芳香族アミノ酸の存在、および同配列内のアスパラギン酸間に挿入されたアミノ酸配列により規定されているとする我々の仮説を支持し、これらの酵素種における分子デザインの可能性を広げるものである。