2021 Fiscal Year Research-status Report
Identification of D-amino acid metabolic pathways in hyperthermophile
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21K05348
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
宮本 哲也 北里大学, 薬学部, 助教 (10739238)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | D-アミノ酸 / アミノ酸ラセマーゼ / D-アミノ酸アミノトランスフェラーゼ / アセチルオルニチンアミノトランスフェラーゼ / 多機能型酵素 / 超好熱菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超好熱菌 Thermotoga maritima におけるD-アミノ酸代謝経路を明らかとするため、この代謝に関連する酵素を同定し、それら酵素の機能および生理的な役割を明らかにすることを目的としている。本年度は、L-アルギニンの代謝経路に関与するアセチルオルニチンアミノトランスフェラーゼ (AcOAT) と新規のD-アミノ酸アミノトランスフェラーゼについて詳細な酵素学的機能解析を行なった。AcOATはアミノトランスフェラーゼ活性だけでなく、数種類のアミノ酸に対してアミノ酸ラセマーゼ活性を示し、さらに、L-システインに対するリアーゼ活性を有することを見出し、本酵素が異なる3つの酵素活性を有する新規の多機能型AcOATであることを明らかにした。
また、D-アミノ酸アミノトランスフェラーゼについては、アミノ基ドナーおよびアミノ基アクセプターの特異性の解析、pH依存性、温度依存性の解析を行い、動力学定数を算出した。さらに、本酵素はアミノ酸ラセマーゼ活性を有していたため、アミノトランスフェラーゼ活性と同様に詳細な機能解析を行い、本酵素がアミノ酸ラセマーゼ活性を有する新規のD-アミノ酸アミノトランスフェラーゼであることを明らかとした。この酵素学的解析に加えて、本酵素が生理的にD-グルタミン酸の生合成に寄与することを、グルタミン酸ラセマーゼを欠損させた高度好熱菌 Thermus thermophilus を用いて、この欠損株に該当の遺伝子を導入することにより証明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、AcOATおよび新規のD-アミノ酸アミノトランスフェラーゼの詳細な酵素学的機能解析を行い、各酵素のアミノ酸代謝機能を明らかとした。さらに、D-アミノ酸アミノトランスフェラーゼについては、生理的にD-Gluの生合成に寄与することを証明した。これに加えて、その他のD-アミノ酸代謝酵素の候補遺伝子についても遺伝子クローニングを行い、組み換え体酵素を得ることに成功している。したがって、本年度の進捗は計画通りであり、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、組み換え体の取得に成功した酵素の機能解析を行い、Thermotoga maritimaにおいてD-アミノ酸代謝活性を有する酵素を網羅的に同定する。各酵素が有する酵素活性 (ラセマーゼ活性やアミノトランスフェラーゼ活性など) を評価し、その活性について詳細な酵素学的機能解析を行う。
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