高機能性生体分子の創成をめざした生合成マシナリーの基盤解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
• 研究課題/領域番号: 16H06452
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 大利 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70264679)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 多価不飽和脂肪酸 / 合成酵素 / ポリケチド合成酵素 / 炭素鎖長制御 / シス二重結合生成機構 / 酵素工学 / アミド結合形成酵素

研究成果の概要

海洋性原核細菌由来のエイコサペンタエン酸（EPA; C20,ω3）、ドコサヘキサエン酸（DHA; C22,ω3）、アラキドン酸（ARA; C20,ω6）生合成酵素の詳細な機能解析を行った。これら遺伝子を大腸菌で異種宿主発現させ、遺伝子とドメイン交換により二重結合の生成位置の制御（ω3とω6）と炭素鎖長（C20とC22）の制御に関与するドメインを各々同定した。さらに各種中間体基質と組換え酵素を用いたin vitro実験により、それらの制御機構を明らかにした。本結果に基づき、DHA合成酵素の制御ドメインのアミノ酸残基を対応するEPAの残基に置換した結果、1アミノ酸置換でEPA合成酵素に改変できた。

自由記述の分野

生合成工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、ヒトの必須脂肪酸である多価不飽和脂肪酸は、原料として魚油が用いられているが安定的な供給が難しく、また資源の枯渇も危惧されている。そこで新たな供給源が探索され、海洋微細藻類を用いたDHA生産と糸状菌を用いたARA生産が実用化されている。しかし、EPAの実用的生産システムは確立されていない。今回、海洋性原核微生物由来のDHA、EPA、ARA合成酵素を用いて、これらを作り分けるメカニズムを解明できたことから、得られた結果に基づき、微細藻類の実用DHA合成酵素をEPA合成酵素に改変することができれば、改変酵素を用いたEPAの実用発酵生産が期待される。