2014 Fiscal Year Annual Research Report
新規生分解性バイオポリエステル設計のための関連酵素の構造―機能研究
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24510114
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
久野 玉雄 独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 専任研究員 (20312267)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 環境調和型材料 / 生分解性 / バイオポリエステル / 微生物酵素 / 構造と機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリヒドロキシブタン酸は微生物によって作られまた分解される、Ｒ体３－ヒドロキシブタン酸をモノマーユニットとする水不溶性の生分解性脂肪族ポリエステルである。ポリヒドロキシブタン酸分解酵素はポリヒドロキシブタン酸をモノマーユニット単量体または二量体にまで加水分解する。多くのポリヒドロキシブタン酸分解酵素は触媒ドメイン、リンカードメイン、ポリマー結合ドメインの３つのドメインから成る。これまでに Ralstonia pickettii T1 由来酵素の結晶化、X線構造解析を行い、３１９残基から成る触媒ドメインの結晶構造を明らかにしている。触媒ドメインは α/β hydroase fold と呼ばれる構造的特徴を持ち、Ser-166, Asp-241, His-300が触媒部位を構成していた。本年度は本酵素のS166A変異体と４量体基質を用いて酵素ー基質複合体の構造を分解能 1.6 A において明らかにした。さらにこれまで不明であったリンカードメインの結晶構造も初めて明らかにした。４量体基質の連続した３量体部分のモデルを構築することができ、酵素のサブサイトＳ１、Ｓ２、Ｓ－１における結合様式を明らかにすることが出来た。酵素のサブサイトＳ２における結合様式は、すでに酵素―基質複合体の結晶構造を明らかにしている Penicilium funicullosum 由来酵素におけるそれとは大きく異なっていた。サブサイトＳ－１における結合様式は本研究成果によって初めて明らかにされた。リンカードメインの構造はバチルス属由来キチナーゼＡ１のフィブロネクチン・タイプ３様ドメインとよく似ていた。触媒ドメインとリンカードメインをつなぐ領域は非常にフレキシブルな運動性を持っていた。これらの成果は、ポリヒドロキシブタン酸分解酵素の機能改変を行う上で重要な情報であり、バイオポリエステル・エンジニアリングの発展に大きく寄与する。
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