2014 Fiscal Year Annual Research Report
βペプチド分解酵素を提示した全細胞触媒の創出とβポリアスパラギン酸合成への応用
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24550180
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平石 知裕 独立行政法人理化学研究所, 前田バイオ工学研究室, 専任研究員 (20321804)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | バイオベースポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球環境問題と資源有効利用の両面から、バイオマスを原料とし、生物由来である酵素を触媒としたバイオポリマー製造技術の開発が望まれる。我々が最近発見したβペプチド分解酵素(PahZ1)は、反応の可逆性からアスパラギン酸から新奇なポリマーであるβポリアスパラギン酸(β-PAA)を合成できる。一方、細胞表層工学技術は、酵素を細胞表層へ提示することで、細胞を自己増殖可能な全細胞触媒へと変えることができる。そこで本研究では、本酵素を大腸菌表層に提示し、全細胞触媒の有する優れた能力（自己増殖能・細胞毒性回避・酵素安定化等）を利用したβ-PAA 合成法を開発する。さらに、進化工学による酵素の高性能化を行い、本系の高効率化を目指す。
昨年度のβ-Asp3量体を用いた分解実験から、PahZ1の活性部位は4つのサブサイト(2, 1, -1, -2)からなり、サブサイト1はL-Aspユニットのみを認識するが、他のサブサイトはL-及びD-Aspユニットのいずれも認識できることが分かった。β-PAA合成では、L-Aspのエステル体を基質とすることから、β-PAA合成の効率化には全てのサブサイトでL-Aspの認識能を高める必要がある。そこで本年度は、昨年度に構築した「ハイスループットなPahZ1の進化工学システム」を用いてPahZ1の進化工学を実施した。まず、ランダム変異導入によって変異酵素ライブラリーを作製した。次いで、β-L-Asp3量体を基質とした分解活性を指標として第１次スクリーニングを行った。その結果、第１世代の変異酵素群から、野生型に比べ分解活性が向上しているものが数クローン得られた。今後これらの解析を行い高活性化の要素因子を解明して、高いβ-PAA合成活性を有する生体触媒開発につなげていきたい。
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