Thermus属細菌の新規リジン生合成と活性調節メカニズムの解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13660079
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 西山 真 東京大学, 生物生産工学研究センター, 助教授 (00208240)
• Keywords: リジン生合成経路 / Thermus thermophilus / αアミノアジピン酸 / トリカルボン酸回路 / 進化

Research Abstract

Thermus属細菌のリジン生合成系は、αアミノアジピン酸を生合成中間体として含む点で、酵母などのリジン〓であり、2-オキソグルタル酸からαアミノアジピン酸までの合成は同様な酵素系によって進行する。し〓以降の反応は全く異なっておりアルギニン生合成系のグルタミン酸からオルニチンまでの合成に類似した〓進行する。これまでに同経路の遺伝子群をクローン化してきたが、ホモイソクエン酸からαケトアジピン〓触媒するホモイソクエン酸脱水素酵素(HICDH)の遺伝子はまだ得られていなかった。同酵素は反応機構から〓素酵素(ICDH)やイソプロピルリンゴ酸脱水素酵素(IPMDH)と相同性があると考えられることから、それを利用〓類似した配列を含むDNA断片をクローン化した後、大腸菌を用いた発現系を構築し、同遺伝子産物がホモ〓αケトアジピン酸への変換反応を触媒することを確認した。この遺伝子を破壊したThermusの変異株が、〓したことから、同遺伝子がHICDHをコードすることが示された。興味深いことに、HICDHはICDH活性も有〓率はHICDH活性よりも高いものであった。HICDHとICDHおよびIPMDHとのアミノ酸配列の比較により、基〓領域を推定し、幾つかのアミノ酸を置換することでIPMDH活性を有する酵素や、ICDHを示さない酵素に変〓した。また、リジン生合成の初発酵素であるホモクエン酸合成酵素(HCS)が、リジンによって阻害されるこ〓ギニンによっても阻害されることを見いだした。この結果からThermusのリジン生合成がアルギニン生合〓とが示唆された。また、HCSがTCAのクエン酸合成酵素活性を示すことも見いだされた。

Research Products

• [Publications] Wulandari, A.P.: "Characterization of bacterial homocitrate synthase involved in lysine biosynthesis"FEBS Letters. 522(1-3). 35-40 (2002)
• [Publications] Miyazaki, J.: "Characterization of homoisocitrate dehydrogenase involved in lysine biosynthesis of an extremely thermophilic bacterium, Thermus thermophilus HB27, and evolutionary implication of β-decarboxylating dehydrogenase"Journal of Biological Chemistry. 278(3). 1864-1871 (2002)