2022 Fiscal Year Annual Research Report
新しい代謝地図―細胞内に非酵素的な炭素代謝は存在するか？
| Project/Area Number |
20K21294
|
|---|
| Research Institution | Meiji University |
|---|
Principal Investigator |
小山内 崇 明治大学, 農学部, 専任准教授 (60512316)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
|
| Keywords | シアノバクテリア / クエン酸回路 / TCA回路 / 生化学 / 酵素 / 代謝 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、代謝が明らかになっていると思われるシアノバクテリアについて、予想し得ない代謝経路や代謝酵素反応があることを発見するものである。シアノバクテリアの中でもよく使われているSynechocystis sp. PCC 6803（以下シネコシスティス）のクエン酸回路酵素の生化学解析を行なった。
アコニターゼはクエン酸からイソクエン酸を生成する酵素である。一般的なイメージでは、アコニターゼはクエン酸からイソクエン酸方向への反応を触媒する。しかし、シネコシスティスのアコニターゼ（AcnB）を精製したところ、逆反応であるクエン酸生成の反応が強いことを示した（Nishii et al. 2021 Sci Rep）。このことにより、シネコシスティスはクエン酸を蓄積する生物であることが示唆され、実際、代謝解析の結果と一致した。
また、シアノバクテリアは発酵時にコハク酸などを作るが、クエン酸回路の酵素であるリンゴ酸デヒドロゲナーゼ（CitH）を細胞内で過剰発現させたところ、還元的クエン酸回路（通常と逆回転）の活性が増大し、コハク酸などの生産量が増大することがわかった（Iijima et al. 2021 Metab Eng）。
これらの代謝の流れを理解するために、CitH、クエン酸シンターゼ、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼの３つの酵素を混ぜる代謝の再構成を行なった。その結果、pHなどによって代謝の方向性が切り替えられることを示した（Ito et al. 2021 Plant J）。
このように、個別の酵素の生化学に加え、複数の酵素の代謝再構成を行うことで制御機構を明らかにした。さらにその後、リンゴ酸からピルビン酸への反応が、クエン酸回路の主要な経路であることも明らかにしており（Katayama et al 2022 mBio）、in vivoでの新しい代謝像を確立することも達成した。
|
Research Products
(3 results)
