2016 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on molecular mechanisms involved in the nicotinamide-cofactor homeostasis in thermophiles and their application to in vitro metabolic engineering
| Project/Area Number |
26450088
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
本田 孝祐 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90403162)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 補酵素 / 好熱菌 / 耐熱性酵素 / サルベージ合成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
NAD+、NADHに代表されるニコチンアミド補酵素は、あらゆる生物で普遍的に用いられる酸化還元補酵素である。70℃を超える高温で生育する好熱菌もその例外ではないが、これらの微生物の最適生育温度においてニコチンアミド補酵素は容易に熱分解を受ける。本研究では、好熱菌は高温環境下でニコチンアミド補酵素を安定的に利用するため、同物質の熱分解産物よりニコチンアミド補酵素を速やかに再合成可能な発達したサルベージ合成経路を有しているとの仮定に基づき、本経路を構成する耐熱性酵素群の探索と同定を行った。
前年度までにNAD(H)の熱分解産物を同定するとともに、好熱性細菌Thermus thermophilusを対象に本菌のNAD(H)サルベージ合成に関わる酵素を同定した。またこれらの酵素群を細胞外で組み合わせ、高温環境下でNAD+の見かけ上の安定化を実現するためのin vitroサルベージ合成経路を構築した。
平成28年度は、還元型補酵素であるNADHの主たる熱分解産物として、酸化型補酵素であるβ-NAD+に加え、その立体異性体であるα-NAD+が生じるとの発見に基づき、上述のin vitroサルベージ合成経路がNAD+だけでなくNADHの安定化にも有効であることを実証した。またT. thermophilus由来NAD(H)サルベージ合成経路の初発反応を担うニコチンアミダーゼに焦点を当てた研究を進めた。本酵素遺伝子の酵素化学的諸性質を解明するとともに、同酵素遺伝子の破壊により最適生育温度（70℃）を超える高温域でのT. thermophilusの生育が著しく阻害されることを明らかにした。本発見は、NAD(H)サルベージ合成能が、好熱菌の高温耐性に重要な役割を果たすことを示した初めての例であり、現在、成果を国際論文として投稿中である。
|
