| 研究課題/領域番号 |
26506012
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
長沼 毅 広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (70263738)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | Dアミノ酸 / Raoultella / グルタミン酸ラセマーゼ / L－アラニン：D－グルタミン酸リガーゼ / Dアミノ酸脱水素酵素 / Dアミノ酸オキシダーゼ |
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| 研究実績の概要 |
研究代表者（長沼毅）は「極限環境における生命」を中心的なテーマとして研究活動を行っており、その延長にある「Dアミノ酸を利用する生物」の研究を行ってきた。地球生物のタンパク質はもっぱらLアミノ酸（とグリシン）から構成される「Lホモキラル」だが、その意味を問うのに「Dアンチキラル」からのアプローチとして、本研究を企図した。
この研究課題のモチベーションは、地球生物の最大級の謎のひとつであるLキラリティ問題、すなわち「地球生物はアミノ酸の光学異性体のうちDではなくLを使っていることの必然性／偶然性」である。これまでに幾つかの仮説が提唱されてきたが、まだ検証の余地がある。これに対し、本研究は「Dキラリティ」に直接関わる実験的検証を計画し、Dアミノ酸資化菌を新たに分離し、それを用いて培養実験をしてきた。
本研究ではこれまでにDアミノ酸を単一の栄養源として資化する微生物（Dアミノ酸資化菌）を500株以上スクリーニングした。その多くは（酵素ラセマーゼなどの作用で）Dアミノ酸をLアミノ酸に変換してから資化するものであった。しかし、それらの中に1株だけ、栄養源がLアミノ酸のときよりDアミノ酸のほうが速く増殖するものがいた。平成27年度、その特異なDアミノ酸資化菌をモデル生物として、Dアミノ酸代謝に関わる酵素の遺伝子（＊）についてリアルタイム定量PCRすることで、その発現パターンを定量的に調べることができた。
＊①グルタミン酸ラセマーゼ、②UDP－N－アセチルムラミル－L－アラニン：D－グルタミン酸リガーゼ、③Dアミノ酸デヒドロゲナーゼ、④Dアミノ酸オキシダーゼ
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究で分離した特異なDアミノ酸資化菌（Raoultella ornithinolyticaに近縁）と、その対照として「ふつうの菌」代表のPseudomonas aerugiosaを用いて、4種類のDアミノ酸代謝関連酵素の遺伝子（後述）についてリアルタイム定量PCRを行い、分離菌と対照菌におけるそれぞれの遺伝子の発現パターンを調べることができたため。調べた4種類の遺伝子は以下の通りである：①グルタミン酸ラセマーゼ、②UDP－N－アセチルムラミル－L－アラニン：D－グルタミン酸リガーゼ、③Dアミノ酸デヒドロゲナーゼ、④Dアミノ酸オキシダーゼ。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で分離した特異なDアミノ酸資化菌の最近縁種はRaoultella ornithinolyticaなので、その種の標準株を用いて同様な実験を行う。また、分離株の対照として「ふつうの菌」代表に緑膿菌Pseudomonas aerugiosaを用いたが、それは緑膿菌がDアミノ酸のみでも生育できたためである。もっと「ふつうの菌」代表らしい大腸菌のK-12株はDアミノ酸だけでは生育できなかった。しかし、他の大腸菌株にはDアミノ酸だけで生育できるものがあるかもしれないので、そのような株を見つけて同様の実験を行うことを企図する。また、Dアミノ酸の資化に関わる他の酵素遺伝子についてもできるだけ網羅的に発現パターンを調べることとする。
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