2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular evolution of tryptophan degrading enzymes.
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17K07514
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
湯浅 創 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 准教授 (40322797)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | トリプトファン分解酵素 / 分子進化 / 比較生化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は新規に考案，開発した「祖先型配列のキメラ酵素解析への応用」を主軸に，トリプトファン分解酵素（IDO/TDO）の進化過程で，いつ，どのような（アミノ酸）置換により機能転換が起きたのかを具体的に同定し，IDO/TDO 遺伝子ファミリーに対して，その分子進化の過程と生理機能の変遷の完全解明を目指すものである。
TDOはほとんどの後生動物に見られ，生物種によらず，似通った酵素パラメーター値（kcatとKm）を示す。一方，無脊椎動物IDOの基質親和性は一般に低いが，カイメンのIDOと，ホタテガイの3つのIDOアイソフォームの内の2つ(IDO-IとIDO-III)は，脊椎動物IDO1に匹敵する高い基質親和性/酵素活性を示した。脊椎動物IDO1の高い基質親和性と触媒効率は，F-helixの2番目の残基（F2nd）であるTyrと，G-helixの9番目の残基（G9th）であるSerによりもたらされていることが示されている（Yuasa et al. 2015 FEBS J. 282, 2735-2745; Yuasa H.J. 2016 FEBS J. 283, 3651-3661）。カイメン，ホタテガイの高触媒効率IDO間でも，F2nd/G9thがTyr/Hisの組み合わせであることが共通しており，変異導入実験により（脊椎動物IDO1と同様に）これら2つの残基が高い基質親和性と触媒効率に必須であることが示された（成果はBiochim. Biophys. Acta 誌に掲載された）。
また，脊椎動物IDO2が還元系（アスコルビン酸/メチレンブルー）非存在下でも活性を示すことを新規に見出しており，IDO2を含む低触媒効率IDOは，非還元条件下で働くことを前提として進化してきた酵素である可能性が出てきた。
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