大腸菌のイソプレノイド生合成の研究-新規代謝経路の解明と調節機構の検討

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08458169
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西野 徳三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005827)
• キーワード: プレニルトランスフェラーゼ / ファルネシル二リン酸 / 大腸菌 / 変異導入 / ゲラニルゲラニル二リン酸

研究概要

1.大腸菌のファルネシル二リン酸合成酵素ヌル変異体においてこれまでに見出されていなかった新規なプレニルトランスフェラーゼ活性を2種類検出した。これらの酵素の存在量は微量であったが、ヌル変異体の生育において欠損酵素の機能を代替していると考えられた。それらは精製溶媒に界面活性剤を添加することで精製が可能となるなど膜タンパク質様の性質を示したが、性質決定の結果1つはオクタプレニル二リン酸合成酵素であり、もう1つはファルネシル二リン酸およびそれ以上の鎖長を持つプレニル二リン酸を合成していることが分かった。
2.大腸菌内を用いたプレニル二リン酸の生産を目的とし、プレニルトランスフェラーゼの生成物鎖長制御機構の解明を試みた。ランダム変異の導入により中等度好熱性細菌および高度好熱性古細菌のプレニルトランスフェラーゼの生成物鎖長の改変に成功し、その結果プレニルトランスフェラーゼ間には共通に2つのアスパラギン酸リッチな配列が存在するが、そのうち最初の配列から5残基上流に位置するアミノ酸残基が鎖長制御に重要であることを明らかにした。これらはプレニルトランスフェラーゼの生成物鎖長の人為的な制御を可能にした初めての報告である。さらに様々な生物種のプレニルトランスフェラーゼについてその周辺の領域を比較し、その結果に基づいた変異導入を行うことによりプレニルトランスフェラーゼの鎖長制御機構が系統発生学的に区別できることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] S.-i.Ohnuma et al.: "Identification and Charactenzation of Geranylgeranyl Phoshate Kinase from the Archaebactorinm Sulfolbus aidocaldarins" J.Biochem.119. 541-547 (1996)
• [文献書誌] S.-i.Ohnuma et al.: "Conversion from Fornesyl Diphosphate Synthase to Geranylgeranyl Diphosphate Synthase by Random Chemicol Mutagenesis" J.Biol Chem.271. 10087-10095 (1996)
• [文献書誌] S.-i.Ohnuma et al.: "Conversion of Product Specificity of Arohaelacterial Geranylgeranyl diphosphate Synthase" J.Biol Chem.271. 18831-18837 (1996)
• [文献書誌] S.-i.Ohnuma et al.: "A Role of the Aminc Acid Residue Located on the Filth Posilion bufore the First Aspartate-rich Motif of Fornesyl Diphosphate Synthase on Dctermination of the Finecl Product" J.Biol Chem.271. 30748-30754 (1996)
• [文献書誌] S.-i.Ohnuma et al.: "Effects of Rumdom Mutagenesis in a Putatine Substrute-linling Domain of Geranylgeranyl Diphosphate Synthase upon Lntermediate Formation and Substrste Specificity" J.Biochem.121. 696-704 (1997)
• [文献書誌] S.-i.Ohnuma et al.: "Conversion from Arohaeal Geranylgeranyl Diphosphate Synthase to Farnesyl Diphosphate Synthase" J.Biol Chem.272. 5192-5198 (1997)