1999 Fiscal Year Annual Research Report
超好熱菌由来の効率的CO_2固定RuBisCOの解析と利用
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11305059
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
今中 忠行 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30029219)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江崎 聡 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20291429)
跡見 晴幸 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90243047)
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| Keywords | 始原菌 / 超好熱菌 / Pyrococcus / archaea / リブロースビスリン酸カルボキシラーゼ / RuBisCO |
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| Research Abstract |
リブロースビスリン酸カルボキシラーゼ(RuBisCO)は、光合成における炭酸固定回路のカルボキシル化過程に作用する重要な酵素であり、リブロースビスリン酸に二酸化炭素を付加して2分子の3-ホスホグリセリン酸を生成する。我々は超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensis(旧称Pyrococcus kodakaraensis)KOD1にRuBisCO遺伝子が存在することを見いだし、始原菌由来RuBisCOの一次構造上の特徴や発現産物の酵素学的特性を世界で初めて報告した。すなわち、KOD1由来RuBisCOのアミノ酸配列は既存の二つのタイプのいずれにも属さない新規な構造を有していることや、その組換え型酵素は高温環境下で高い炭酸固定能および高いカルボキシラーゼ反応特異性を有することを明らかにしてきた。さらにNorthern、Westernブロット解析より、KOD1株内でTk-RuBisCOのmRNA、蛋白質レベルでの存在が確認できたことから、本酵素はKOD1株内で炭酸固定を中心とする何らかの役割を果たしていることが予想された。
本年度はTk-RuBisCOの立体構造解析を目的とした検討を行った。KOD1株無細胞抽出液のNative-PAGE解析や免疫沈降解析より、本酵素は一種類のサブユニットのみで構成され、植物等由来のRuBisCOとは異なりスモールサブユニットが存在しないことを明らかにした。また組換え型酵素の結晶化を試み、ハンギングドロップ法により約0.5mm角の結晶を獲得することに成功した。得られた結晶のX線回折結果からは結晶学上極めて特異な5回回転軸が見いだされ、本酵素が十量体構造(L_2)_5を取っていることが示唆された。さらに透過型電子顕微鏡により本酵素の五角形構造を観察することができた。
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[Publications] S.Ezaki et al.: "Presence of a structurally novel type ribulose-bisphosphate carboxylase/oxygenase in the hyperthermophilic archaeon, Pyrococcus kodakaraensis KOD1"J. Biol. Chem.. 274. 5078-5082 (1999)
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[Publications] N.Rashid et al.: "Isolation and characterization of phychrotrophs from subterranean environments"J. Biosci. Bioeng.. 87. 746-751 (1999)
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[Publications] S.Ezaki et al.: "Gene analysis and enzymatic properties of thermostable β-glycosidase from Pyrococcus kodakaraensis KODI"J. Biosci. Bioeng.. 88. 130-135 (1999)
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[Publications] S.Satofuka et al.: "Rapid method for detection and detoxification of heavy metal ions in water environments using phytochelatin"J. Biosci. Bioeng.. 88. 287-291 (1999)
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[Publications] N.Maeda et al.: "Ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus kodakaraensis KODI is composed solely of large subunits and forms a pentagonal structure"J. Mol. Biol.. 293. 57-66 (1999)
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[Publications] T.Tanaka et al.: "A unique chitinase with dual active sites and triple substrate binding sites from hyperthermophilic archaeon Pyrococcus kodakaraensis KODI"Appl. Environ. Microbiol.. 65. 5338-5344 (1999)
