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プレニルトランスフェラーゼはイソペンテニル二リン酸(IPP)とアリル性プライマー基質の連続的縮合反応を触媒する酵素の総称で、これまでに縮合の際に生成する二重結合の立体化学と生成物の鎖長の違いにより10数種類の酵素が発見されている。これらの酵素はそれぞれ決まった鎖長の生成物を与えるが、いかにしてこの成長鎖長が決定されているかについては不明の点が多い。そこで報告者はプルニルトランスフェラーゼの一つであるゲラニルゲラニルニリン酸合成酵素遺伝子を単離し、遺伝子組換え技術を利用し人工酵素を作成し、これらを用いて反応機構特に鎖延長機構について検討した。
1、ゲラニルゲラニルニリン酸合成酵素遺伝子のクローニング
高度好熱性古細菌Sulfolobus acidocaldariusのゲラニルゲラニルニリン酸合成酵素は細胞膜合成に関与している重要な酵素である。この遺伝子を単離するために、カロチノイド生合成に関与する遺伝子crtI、crtBを発現させた大腸菌を作成し、この菌の中でゲラニルゲラニルニリン酸合成酵素が発現した場合、菌体内に赤色のリコペンが生成し視覚的に確認できる系を作成した。この系を用いてS.acidocaldariusの遺伝子ライブラリーをスクリーニングしゲラニルゲラニルニリン酸合成酵素遺伝子を単離した。この遺伝子から本酵素は330アミノ酸からなる酵素で、既にクローニングされている他のプルニルトランスフェラーゼと相同性を持つことが分かった。また大腸菌で発現させた本酵素の性質を調べたところ非常に耐熱性であることが分かった。
2、人工ゲラニルゲラニルニリン酸合成酵素の作成
上記遺伝子に変異を導入したくさんの人工ゲラニルゲラニルニリン酸合成酵素を作成し酵素活性について検討したところ幾つかの人工酵素で生成物の鎖長が短くなっていることが分かった。現在これらの原因について検討している。
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