2013 Fiscal Year Annual Research Report
代謝工学利用を目指したアーキア由来新奇メバロン酸経路の解明
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23580111
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
邊見 久 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (60302189)
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| Keywords | アーキア / イソプレノイド / メバロン酸経路 |
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| Research Abstract |
大半のアーキアにおいては、メバロン酸経路の後半の反応を触媒する酵素の一部が見出されておらず、真核生物などに存在する古典的メバロン酸経路とは異なる未知の生合成経路の存在が予想されていた。我々はまず、Sulfolobus属アーキアにおける、古典的メバロン酸経路の例外的な存在を証明した。同経路の酵素のうち、ホスホメバロン酸デカルボキシラーゼについては結晶構造解析に成功した。また、その構造学的および生化学的なデータから、同酵素の耐熱性にジスルフィド結合の形成が関与していることを示した。ついで、Thermoplasma属アーキアにおいて、メバロン酸の３位水酸基をリン酸化する酵素を初めて見出し、その生成物である3-ホスホメバロン酸が同菌のイソプレノイド生合成に取り込まれることを、菌体破砕液を用いた放射標識基質の変換実験により証明した。この結果は、同菌が古典的メバロン酸経路ではなく、3-ホスホメバロン酸を中間体とする変形経路を持つことを示している。実際に古典的経路の中間体である5-ホスホメバロン酸および5-ジホスホメバロン酸は同菌の菌体破砕液によりほとんどイソプレノイドに変換されなかった。さらに我々は、Thermoplasma酵素の部分精製とそれらを用いた酵素反応により、3-ホスホメバロン酸がおそらく3,5-ビスホスホメバロン酸を経てイソペンテニルリン酸へと変換されることを示唆するデータを得た。イソペンテニルリン酸キナーゼは既に同菌から見出されている。したがって、我々の結果によって同菌の変形メバロン酸経路の全体像を初めて提唱することが出来た。
また、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼについて、８量体形成による活性制御機構の存在を示唆する生化学的なデータを得ることが出来た。現在その詳細な解明を進めている。また、計算化学的な手法で同酵素の反応機構について解明を行っている。
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