プレニル基転移酵素の機能変換に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480158
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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)
• 研究分担者: 邊見 久 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60302189) ; 中山 亨 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80268523)
• キーワード: イソプレノイド / プレニル基転移酵素 / 酵素機能変換 / 耐熱性酵素 / 好熱菌

研究概要

我々は過去の知見に基づき、プレニル基転移酵素の基質結合サイトである第1アスパラギン酸リッチ配列(FARM)周辺に存在するいくつかの特徴的な構造が、生成物であるポリプレニル二リン酸の鎖長を決定する要因であると推測した。縮合反応が進むにしたがって、酵素に結合したポリプレニル二リン酸の炭素鎖はFARMが存在するαへリックスに沿って伸長し、最終的にこのαヘリックス上の嵩高いアミノ酸側鎖にブロックされて酵素から解離すると考えられている。そこで中等度好熱菌由来のファルネシル二リン酸合成酵素において、より早い段階で生成物の伸長をブロックすると予想される位置のアミノ酸を嵩高い側鎖を持つ残基に置換し、ゲラニル二リン酸を合成する変異型酵素の作成に成功した。この結果は、プレニル基転移酵素の生成物鎖長がFARM上流の芳香族アミノ酸の存在、および同配列内のアスパラギン酸間に挿入されたアミノ酸配列により規定されているとする我々の仮説を支持するものである。
また、高度好熱性細菌Thermus thermophilusおよび好熱性シアノバクテリアSynechococcus elongatusから複数のプレニル基転移酵素遺伝子を単離した。この中には、短鎖から中鎖までのプレニル二リン酸を同時に合成し、したがって生成物鎖長制御機構の厳密性が低いと考えられる、今までに知られていないタイプの酵素をコードする遺伝子も含まれており、今後の研究における酵素機能変換の対象として非常に有益であると期待される。

研究成果

• [文献書誌] C.Ohto et al.: "Gene cloning and overexpression of a geranylgeranyl diphosphate synthase of an extremely thermophilic bacterium, Thermus thermophilus"Biosci. Biotechnol. Biochem.. 63. 261-270 (1999)
• [文献書誌] C.Ohto et al.: "A thermophilic cyanobacterium Synechococcus elongatus has three different class I prenyltransferase gene"Plant. Mol. Biol.. 40. 307-321 (1999)
• [文献書誌] K.Narita et al.: "Protein design of geranyl diphosphate synthase. Structural features that define the product specificities of prenyltransferases"J. Biochem.. 126. 566-571 (1999)