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好熱菌アーケアのゲノム情報を用いてPyrococcus horikoshiiが持つ耐熱性セルラーゼの構造遺伝子を見いだした。糖関連酵素のデータベース解析から、本酵素はファミリー5に属する菌体外分泌酵素でありさらにC末端にアーケア生体膜に結合すると考えられる膜結合領域が存在することが分かった。本酵素を大腸菌で発現させると殆どのタンパク質はインクルージョンボデイーとなった。そこで、本酵素のNおよびC末端を改変することで、本酵素活性部位領域だけを大腸菌で大量発現系することに成功した。また、本酵素と共発現している機能未知遺伝子を見いだし、本遺伝子を改変することで、さらに大量発現可能な酵素遺伝子の取得に成功した。
この遺伝子領域を用いて、プロテインモデルの技術を用いて酵素機能の向上を試みた。セルラーゼは本来セルロース結合領域を遺伝子上に持つことでその機能を高めている。しかし、本酵素にはそのような領域は確認されていない。そこで、耐熱性があるセルロース結合領域を遺伝データベースで検索した。耐熱性セルロース結合領域は、データベース上で見いだされなかったが、耐熱性キチン結合領域をP.furiosusのゲノム中に見いだすことができた。本タンパク質の構造データから、耐熱性キチン結合領域に、セルロース結合能があると示唆された。そこで、本領域をモデリングして耐熱性セルラーゼに融合させることを試みた。その結果、一部の融合酵素には酵素活性が向上されたものが認められた。現在、詳しい解析を行っている。
今後、耐熱性セルラーゼの機能解析を目的として、本酵素の結晶化条件を検討し、結晶作成、構造解析を行う予定である。また、融合タンパク質のランダム変異による酵素活性の向上も目指す。
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