超好熱菌酵素による機能性人工膜

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07558128
• 研究種目: 試験研究(B)
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 香川 靖雄 自治医科大学, 医学部, 教授 (30048962)
• キーワード: hyperthermophile / chaperone / biomembrane / HSP70 / racemase / ATPase / reconstitution / heat shock

研究概要

超好熱菌は単にその極限環境のみでなく、イントロンやヒストンを持つ原核生物として従来の常識を覆す存在である。超好熱菌の培養法を常圧下法に改善し、粉末硫黄(集菌が困難)をシスチンに変え、DNAを保護しているヒストン様の蛋白質の除去法にも成功した。
そこで先ず超分子構造を形成するのに役立つ超好熱菌のDesulfurococcusの分子シャペロンの遺伝子をクローニングし、その遺伝子構造を決定することができた。(Kagawa,Y. et al.:Biochem. Biophys.Res. Commun. 214:730-736,1995)。この超好熱菌の極度に安定なシャペロンは他の常温菌の複雑な要素と異なり、僅か一種のサブユニットのオリゴマーで、変性した常温生物酵素(リゾチーム)や超好熱菌酵素類を再生させ、活性を回復できる点でも実用化に有利である。その詳細は既に発表したように、古細菌および哺乳類のt-複合体ペプチドと類似の構造であって、常温菌や従来の好熱菌(75℃程度の生育温度)のHSP60とは殆ど共通の構造は無かった。常温菌の重要なシャペロンであるHSP70の類似遺伝子の捜索の課程でアスパラギン酸ラセマーゼ遺伝子が単離され、塩基配列決定にも成功した。極度に安定な本酵素をアミノ酸のDL分割にも応用できる可能性が出たため、この大腸菌内での大量発現にも成功し、高い特異性を発見した。さらにエネルギー変換の中心的膜酵素であるATPaseの遺伝子遺伝子のクローニングにも成功した。やはり従来の好熱菌酵素とは異なる極めて特異な構造であった点が注目される。

研究成果

• [文献書誌] Kagawa,Y.,Ohta,T.,et al.: "Gene of heat shock protein of sulfur-dependent archeal hyperthermopile Desulfurococcus." Biochem.Biophys.Research Commun.214. 730-736 (1995)
• [文献書誌] Sato,M.,Kagawa,Y.et al.: "ATP-hydrolyzing excitation state of the reconstituted complex of ATP synthase from thermophilic." Journal of Biochemistry. 117. 113-119 (1995)
• [文献書誌] Takai,D.,Inoue,Kagawa,Y.et al.: "Age-associated changes of mitochondrial translation and respiratory changes in mouse brain." Biochem.Biophys.Research Commun.217(in press). (1995)
• [文献書誌] Burgard,S.,Kagawa,Y.et al.: "Investigationg the nucleotide binding sites of F1-ATPase and its subunits." Biophysical Journal. 68. A320 (1995)
• [文献書誌] Kagawa,Y.: "Survey of Biochemical Education in Japanese Univ." Biochemical Education. 23. 127-129 (1995)
• [文献書誌] Akiyama,S.,Kagawa,Y.et al.: "Biochemistry of Cell Membrane" Birkhauser Verlag,Basel.International Union of Biochemistry & Mol.Biol., 364 (1995)