研究課題
基盤研究(C)
大腸菌遺伝子のうち約半分は機能未知である。本プロジェクトは、これら機能未知遺伝子産物からプロテオミクス/メタボロミクスの手法を用いて酵素を同定するものである。キャピラリー電気泳動-質量分析装置(CE-MS)を用いたメタボローム解析技術を基盤として、酵素の基質と生成物になる化合物を深索,同定し、酵素機能をスクリーニングする手法を確立した。スクリーニング対象には、触媒ドメインや基質結合部位などの情報から、酵素である可能性が高い大腸菌機能未知タンパク質を選出した。候補タンパク質を精製し、メタボロームと補酵素を添加した溶液中で反応後、タンパク質の添加で特異的に量が変化した化合物を同定した。この手法により、いくつかの新しい酵素活性を見いだした。特に顕著な2つのタンパク質由来の活性を詳しく検証し、キナーゼ(kinase)と酸化還元酵素(dehydrogenase)であることを明らかにした。酸化還元酵素について詳細な特徴解析を行い、機能を明らかにした。対象酵素は、アルデヒド化合物をアルコール性化合物に還元する活性を示し、in vitroでは、NADHを電子供与体としてsuccinic semialdehydeやmethylglyoxalのような短鎖アルデヒド化合物に対する基質特異性を示した。さらにこの新規酵素は、生体内で有害なアルデヒドが蓄積した際の除去機構に働くこと、succinic semialdehydeの代謝経路で機能することが示唆された。プロジェクト期間内に、プロテオミクス/メタボロミクスを基盤とした酵素解析手法を確立し、大腸菌機能未知タンパク質から新規酵素を同定した。本手法は、生物種を問わず利用可能であり、タンパク質機能解析ツールとしての有効的活用が期待される。
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