2016 Fiscal Year Annual Research Report
Principles for assembling cascade enzymes
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25248038
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
森井 孝 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (90222348)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | DNAナノ構造体 / 代謝反応 / 酵素反応 / 多段階反応 / 分子コンビナート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内の代謝反応では、連続する代謝反応に関連する酵素が、空間的に近接した配置を取ることによって、効率よく多段階の代謝反応が進行すると考えられている。しかし、酵素をナノメートルの精度で制御して配置することが技術的に困難なため、厳密に数や距離を制御して酵素や受容体を集積化した場合の基質親和性や基質選択性の変化については、実験的な確認が困難だった。DNAオリガミは、DNAが特定の組み合わせで塩基対を形成するという性質を利用して作製されるナノ構造体であり、その上に様々な生体高分子を位置特異的に配置することができる。本研究では、DNAナノ構造体上に三種類の酵素を配置した人工代謝経路を構築し、受容体と酵素が共同して働く、新しい概念にもとづいた反応場を構築した。
（1）複数種の酵素を配置した多段階変換反応の効率化：これまでに開発したSNAPタグを利用した共有結合型アダプターに加えて、HaloタグとCLIPタグを利用した、異なる塩基配列で選択的に共有結合を形成するアダプターを開発した。これら三種類のアダプターをキシロース還元酵素（XR）、キシリトール脱水素酵素（XDH）そしてキシルロースリン酸化酵素（XK）に融合して、DNAナノ構造体上にXR、XDH、XKを配置したところ、XKによるリン酸化キシルロースの生成が増大した。
（2）受容体と酵素が共同して働く分子コンビナート：DNAナノ構造体上にXDHを配置し、その補酵素であるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)に対して高い認識能を有しているリセプターを配置した。この組織体では、溶液中では反応が進行しないNAD+濃度でも酵素反応が進行した。これらは、実際に集積化したリセプターを構築する事によってはじめて明らかになった知見であり、本研究で目的とする「受容体と酵素が共同して働く分子コンビナート」を設計する上で、重要な知見が得られた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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