研究課題/領域番号 |
11660072
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 一般 |
研究分野 |
応用微生物学・応用生物化学
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研究機関 | 東京大学 |
研究代表者 |
西山 真 東京大学, 生物生産工学研究センター, 助教授 (00208240)
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研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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配分額 *注記 |
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2000年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1999年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
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キーワード | リジン生合成経路 / Thermus thermophilus / アスパラギン酸キナーゼ / αアミノアジピン酸経路 / タンパク質工学 / フィードバック阻害 |
研究概要 |
リジン、スレオニン、メチオニンに至る生合成経路の初発酵素であるアスパラギン酸キナーゼ(AK)の活性は、それらの系の最終産物あるいは中間体によるフィードバック阻害によって制御されている。スレオニンにより阻害されるThermusのAKを用いてその保存残基30個について、その部位特異的変異から、基質や金属イオンの結合および触媒反応に関わるアミノ酸残基を同定した。AKの構造と機能をより深く理解するために、ThermusのAK以外にも、リジンとスレオニンの共存下においてのみ阻害が観察されるBacillus subtilisのAKIIIの遺伝子をクローン化し、大腸菌から精製した酵素を用いてその性質を解析した。その結果、非常に興味深いことに、同酵素は単量体であることがわかった。これまでに見いだされた、全てのAKはオリゴマー酵素であり、フィードバック阻害はサブユニット間相互作用の複雑な変化により引き起こされるものと考えられたが、AKIIIでは阻害機構がよりシンプルである可能性が示唆された。リジン生合成変異株の解析及びその変異を相補するDNA断片の解析などによる一連の研究により、Thermusでは、リジンはAKを介さない経路(αアミノアジピン酸経路)で合成されることを見いだした。しかしながら、その経路は通常のカビ・酵母で見られるものと異なり、経路の後半はアルギニン生合成と似た反応によることが遺伝子の塩基配列から示唆された。クローン化されたargDのホモログ(lysJと命名)が実際にリジン生合成に関わることを遺伝子の破壊により明らかにした。また、同酵素を精製し反応速度論的解析を行ったところ、LysJはリジン生合成の推定基質よりもアルギニン生合成中間体の方をより良い基質とすることが明らかになった。これは、Thermusの生育におけるアルギニン生合成の重要性を示唆すると同時に、リジン生合成とアルギニン生合成が進化的に関連することを示すことになった。
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