1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11450314
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
跡見 晴幸 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90243047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福居 俊昭 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80271542)
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| Keywords | 超好熱菌 / 始原菌 / Thermococcus / archaea / 嫌気的炭酸固定 / 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 |
我々は超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensis(旧称Pyrococcus kodakaraensis)KOD1内に新規な構造を有する炭酸固定酵素ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase(Rubisco)が存在することを発見した。植物や光合成細菌でよく知られているRubiscoは地球上で最も多く存在する酵素であるといわれ、ribulose-1,5-bisphosphate(RuBP)にCO_2を付加し、2分子の3-phosphoglycerate(3-PGA)を生成する反応(carboxylase)を触媒する。CO_2の代わりにO_2も基質となり、この際には1分子の3-PGAおよび1分子の2-phosphoglycolateが生成する(oxygenase)。KOD1株のRubisco(Tk-Rubisco)は従来のTypeI(Large subunit,Small subunit,L _8S_8構造)、Type II(Large subunitのみ、L_2-8構造)はRubiscoと一次構造上大きく異なっていた。また、本酵素は極めて高いRubisco活性を有し、至適温度の90℃で19.8μmol CO_2 fixed・mg^<-1>・min^<-1>の活性を示した。ホウレンソウ由来のRubiscoの活性が25℃で約2μmol CO_2fixed・mg^<-1>・min^<-1>であることを考えると、10倍も高い比活性であった。また、carboxylase/oxygenaseの比活性の割合を示すτ値も90℃で310というこれまでにない高い値を示し、極めてcarboxylase特異的な酵素であることも判明した。
我々はさらに、組換え型Tk-Rubiscoの結晶化にも成功した。予備的X線解析の結果、本酵素は5回回転軸を有することが判明した。透過型電子顕微鏡を用いて、直接Tk-Rubiscoのホロ酵素を観察した結果、Tk-Rubiscoが五角形構造をとっていることが明らかとなった。これはRubiscoに限らず、酵素として初めての五角形型のものである。
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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 KOD1"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 kadakaraensis KOD1 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 KOD1"Appl. Environ. Microbiol.. 65. 5338-5344 (1999)
