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近年、ヒトを含む哺乳類の中枢神経系の遊離のD-セリンが存在し、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体のアゴニストとして作用することや、D-アスパラギン酸が精巣や松果体などの内分泌組織において何らかの生理作用を有することが明らかになり、真核生物でのD-アミノ酸の役割が注目されるようになった。本研究では、これまで不分明であった真核細胞のD-アミノ酸の生合成経路の解明を目的とした。まず、以前よりD-セリンの存在が報告されていたカイコ幼虫において、D-セリンの生合成がセリンラセマーゼによるものであることを明らかにし、これを部分精製してその酵素学的性質を調べた。一方、海産性のエビであるブラックタイガーからアラニンラセマーゼを部分精製して、その酵素学的性質や塩による活性調節作用などを明らかにした。また本研究中に発表されたラット脳のセリンラセマーゼ遺伝子の配列と相同性を有する遺伝子を、分裂酵母Shizosaccharomyces pombeからクローニング、発現し、これが同酵素活性を有することを示した。ラット脳のセリンラセマーゼや、最近明らかとなったカビのアラニンラセマーゼの一次構造は、微生物アラニンラセマーゼとは異なるファミリーに属するトレオニンデヒドラターゼやトレオニンアルドラーゼと高い相同性を有していた。そこでこれら酵素の反応機構と比較するため、好熱性細菌であるBacillus stearothermophilusのアラニンラセマーゼの反応機構について検討した。
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