低温菌由来酵素の低温高活性構造の解明と安定な酵素への改良

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23580279
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 水産化学
• 研究機関: 東京海洋大学
• 研究代表者: 石田 真巳 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 准教授 (80223006)
• 研究分担者: 高野 和文 京都府立大学, 生命環境化学研究科(系), 教授 (40346185)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 低温適応 / 低温菌 / トリプトファン合成酵素 / 結晶構造 / タンパク質の変性・再生 / 低温高活性

研究概要

酵素の低温適応の分子機構を明らかにするため、低温菌Shewanella frigidimarina K14-2のトリプトファン合成酵素αサブユニットを結晶化して立体構造を調べ、物理化学的性質も調べて常温菌E. coliの同酵素と比較した。低温菌酵素の方が熱や変性剤に不安定なのは変性速度が速くて再生速度が遅いためであった。変性は二状態転移で共同性が高かった。他種の同酵素と比べて、分子内空洞が大きく、イオン対が少なかった。触媒残基を含むループ近傍の水素結合が欠けていた。これらの特徴によって配座柔軟性が与えられ、低温で高い活性がもたらせれると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Strategy for cold adaptation of the tryptophan synthase subunit from the psychrophile Shewanella frigidimarina K14-2: crystal structure and physicochemical properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Mitsuya, Shun-ichi Tanaka, Hiroyoshi Matsumura, Naoto Urano, Kazufumi Takano, Kyoko Ogasahara, Michiyo Takehira, Katsuhide Yutani, Masami Ishida
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 155 ページ: 73-82
  • DOI: 10.1093/jb/mvt098
  • 査読あり
• [学会発表] 海洋低温菌Vibrio sp. Pr21由来メタロプロテアーゼの基質特異性―三重らせんコラーゲンの分解活性― (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本仁、浦野直人、石田真巳
  • 学会等名: 平成25年度日本水産学会秋季大会
  • 発表場所: 三重大学(三重県津市)
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] 低温菌Shewanella frigidimarina K14-2由来トリプトファン合成酵素αサブユニットの低温適応の戦略:物理化学的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三矢太亮、竹平美千代、浦野直人、小笠原京子、油谷克英、石田真巳
  • 学会等名: 第13回極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 日本大学文理学部(東京都世田谷区)
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] 海洋低温菌Vibrio sp. Pr21由来メタロプロテアーゼの組換え体内での生産とプロ領域の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本仁、吉田千恵、浦野直人、石田真巳、樺澤洋
  • 学会等名: 平成24年度日本水産学会秋季大会
  • 発表場所: 独立行政法人水産大学校(山口県下関市)
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] 低温菌Shewanella frigidimarina K14-2トリプトファン合成酵素の低温活性に関与するLeu211残基の変異分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三矢太亮、松村浩由、高野和文、浦野直人、石田真巳
  • 学会等名: 平成23年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京海洋大学(東京都港区)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 低温菌Shewanella frigidimarina K14-2トリプトファン合成酵素の低温活性に関与するアミノ酸残基の変異 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三矢太亮、松村浩由、高野和文、浦野直人、石田真巳
  • 学会等名: 第12回極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県長崎市)
  • 年月日: 2011-11-27
• [備考] ①低温菌S. frigidimarina K14-2由来トリプトファン合成酵素αサブユニットの原子 座標:Protein Data Bankアクセス・コード3vnd(データバンクに登録)