2006 Fiscal Year Annual Research Report

超好熱菌の色素依存性脱水素酵素複合体の機能、構造解析と応用

Research Project

Project/Area Number	18380060
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	大島敏久九州大学, 大学院農学研究院, 教授 (10093345)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	櫻庭春彦徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 助教授 (90205823) 藪谷智規徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 助教授 (80335786)
Keywords	超好熱菌 / 色素依存性脱水素酵素 / L-プロリン脱水素酵素 / 酵素電極型センサー / D-乳酸脱水素酵素 / X線結晶構造解析
Research Abstract	色素依存性脱水素酵素は、人工の色素であるジクロフェノールインドフェノールの存在下でアミノ酸や有機酸などを酸化する反応を触媒する一群の酵素である。これらの酵素は、膜結合性であったり、複雑な複合体構造をとるものが多く、一般に極めて不安定である。本研究では、高い安定性が期待できる超好熱菌由来の酵素複合体の機能・構造を解析し、新規応用面を開拓することを目的としている。本年度は、昨年度までに我々が発見し、遺伝子のクローニング、大腸菌での生産に成功している超好熱菌Thermococcus profundusの4種の異なるサブユニット成分(αβγδ)からなる4量体構造のL-プロリン脱水素酵素複合体(4量体PDH)と超好熱菌Pyrococcus horikoshiiの2種の異なるサブユニットからなる8量体構造をとる(α4β4)のプロリン脱水素酵素複合体(8量体PLDH)について、機能の詳細と講造解析を進めた.まず、T.profundus4量体PDHに関しては、X繍造解析を進めるために結晶の作製を行った。様々な結晶化条件を検討したが、回折データが得られるような良好な結晶を所得するには現在のところ至っていない。今後、類似の酵素複合体がゲノム構造からP.furiosusなど他の超好熱菌にも存在するので、生物起源の異なる酵素を調製し、結晶化を検討する。また、各サブユニットを個別に発現、精製に成功したので、それぞれの構造解析を進める。さらに本酵素を素子とする電極型センサーの開発結果を論文として発表した。一方、P.horikoshii由来の8量体PDHは、4量体酵素よりも耐熱性が高いので、これを利用するより耐久型L-プロリン測定用バイオセンサーの製作を現在進めている。さらに、色素依存性のD-乳酸脱水素酵素をSulfolobus tokodaiiに発見し、その精製と性質の解析、大腸菌での遺伝子クローニングに成功した(現在論文投稿準備中)。今後、この酵素による食品鮮度測定用D-乳酸バイオセンサーの開発を検討する予定である。