代謝経路の誕生と進化

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19420
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 多様性生物学、人類学およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 田中 歩 北海道大学, 低温科学研究所, 特任教授 (10197402)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: 進化 / 酵素 / 植物

研究成果の概要

Mg-脱離酵素の系統解析および酵素学的解析から、酵素の進化に関する以下のシナリオを提案した。①Promiscuousな活性には揺らぎがあり、本来の活性より高いものも存在する。②高いPromiscuousな活性を持った遺伝子が新しい生物に水平移動する。③新しい生物ではPromiscuousな活性が生理的役割を担うことができる。④その後基質特異性や様々な調節機構を獲得し酵素として確立する。
一方、同じ酵素でも生物によって異なる機能を持つように進化することも示した。

自由記述の分野

植物生理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

新しい代謝経路の誕生は生物に新しい機能を付加し、生物の多様性と進化において中心的な役割を担ってきた。そのため、代謝経路を担う酵素が如何に誕生し進化してきたかは生物を理解する上で極めて重要な点である。一方、酵素は生物のみならず産業的にも大きな役割と可能性を秘めており、試験管内で酵素を進化させ、新しい有用な酵素を作出することが試みられている。本研究は酵素の多様な機能の源泉となっているPromiscuousな活性に揺らぎがあることを示した。これは酵素の進化や作出に関する新しい考え方を示したものであり、上記の研究に貢献することが期待される。