抗酸化酵素に用いられる活性中心金属の進化と大気海洋酸化還元変動史との関連性の解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K22359
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0204:天文学、地球惑星科学およびその関連分野
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 原田 真理子 筑波大学, 生命環境系, 助教 (80833631)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2023-03-31
• キーワード: 抗酸化酵素 / シアノバクテリア / 酸化還元環境

研究成果の概要

本研究では、抗酸化酵素スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)の活性金属中心の起源と進化を明らかにすることを目的とし、分子系統解析および生物実験を行った。シアノバクテリアが保持する4種のSOD：鉄(Fe)、マンガン(Mn) 、銅・亜鉛（Cu・Zn）、ニッケル（Ni）を活性中心とするSODについて行った分子系統解析の結果、シアノバクテリアが保持するSODの活性金属中心は、海洋の溶存金属元素濃度の変動史と整合的に選択されてきた可能性が示唆された。このうちFeSODおよびMnSODについては、祖先型遺伝子配列の推定と遺伝子合成が完了し、今後、祖先型タンパク質の再生を行うことが可能である。

自由記述の分野

地球生命科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

抗酸化酵素は現代の生物に広く分布し、活性酸素の毒性から生体分子を防御するために重要な役割を果たしている。しかしながら、その進化の過程は明らかでなく、種々の抗酸化酵素が選択されてきた背景も不明であった。本研究は、さまざまなSODが生息する化学的な環境に応じて選択される可能性を、シアノバクテリアと大気海洋の環境変動史との比較を例に明らかにした。同様の事象が他の生物や抗酸化酵素について検証されれば、抗酸化酵素の分布や役割の整理につながり、地球生命科学のみならず生物学等の他分野にも波及する重要性をもつと考えられる。