研究課題
シアノバクテリアは、アシルACP還元酵素（AAR）とアルデヒド脱ホルミル化オキシゲナーゼ（ADO）という2つの酵素を用い、光合成で軽油相当のアルカンを合成できることから、カーボンニュートラルな再生可能バイオエネルギーの生産源として注目されている。しかし両酵素の活性は低いため、高活性化が必要である。そこで本研究では、これらの酵素活性を向上させ、微生物を用いたバイオ燃料生産を効率化させることを目指している。2023年度は次の研究を行った。(1) これまでに得られたAARとADOの高活性化変異体などをシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803に導入する実験を行った。様々なAARとADOの組み合わせを検討したところ、次の結果を得た。①全ての場合において、シアノバクテリア野生株よりもアルカン合成量が増大し、最大で野生株の約5倍量のアルカン合成を達成できた。②野生株ではC17のアルカンが主に生産されたのに対し、導入したAAR/ADOの組み合わせによっては、C15のアルカン生産量が大幅に増大した。③AAR/ADOの高活性化変異体の導入により、野生型のAAR/ADOを導入した場合よりもアルカン生産量が増大した。(2) タンパク質は特定の立体構造を形成してから機能を発揮するため、タンパク質の機能を制御するためには、タンパク質の構造形成反応機構の解明が重要である。そこで、タンパク質の構造形成反応を予測可能な物理学理論を構築した。この理論は今後、酵素反応の予測にも利用可能と期待される。(3) 新規有用タンパク質の理論設計を可能とするために、Rosettaソフトウェアを用いたタンパク質の設計や、分子動力学シミュレーション、深層学習モデルを用いたタンパク質設計などを試みた。また、実験による理論設計の検証などを行った。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 備考 (1件)
J Mol Biol.
巻: 436 ページ: 168451
10.1016/j.jmb.2024.168451
Food Chemistry: X
巻: 21 ページ: 101165
10.1016/j.fochx.2024.101165
Current Opinion in Structural Biology
巻: 84 ページ: 102734
10.1016/j.sbi.2023.102734
Nature Communications
巻: 14 ページ: 6338
10.1038/s41467-023-41664-1
FEBS J.
巻: 290 ページ: 4999-5015
10.1111/febs.16911
Scientific Reports
巻: 13 ページ: 6330
10.1038/s41598-023-32848-2
https://folding.c.u-tokyo.ac.jp/
