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微細緑藻Botryococcus brauniiは大量の液状炭化水素を生産するため、再生産可能な代替エネルギー資源としての利用が考えられている。本藻種のB品種が生産するイソプレノイド系炭化水素は、従来から知られていたメバロン酸経路ではなく、近年存在が明らかになった「非メバロン酸経路」由来の前駆体により生産される。申請者は昨年度までに非メバロン酸経路の一段階目の反応に関与する酵素、1-deoxy-D-xylullose synthase(DXS)につき、3種のcDNAをクローニングすることに成功し、それらのリコンビナントタンパク質を用いて酵素学的特性を明らかにした。本年度は、これら3種DXS(DXS1〜3)遺伝子の発現レベルの培養期間中における変化を調べることで、これらの酵素が炭化水素生産にどの様に関与しているかを調べた。その結果、DXS1の遺伝子は培養期間を通じて、ある程度恒常的に発現していたのに対し、残りの2つは炭化水素合成酵素活性が高い時期に連動して発現レベルが高くなっていた。このことからDXS1は炭化水素生産のみならず、ピリドキサール等の生合成に必要なハウスキーピング酵素として機能しているのに対し、DXS2および3は炭化水素生産に特化した酵素であり、大量の炭化水素生産に適合したメタボロンを形成している可能性が示唆された。さらに、非メバロン酸経路において律速段階となり得る反応を触媒する他の酵素についてもcDNAクローニングを試みたところ、(E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-eneyl diphosphate reductase(ispH)の部分塩基配列情報を得ることが出来た。
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