Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

Thermus属細菌 / リジン生合成 / 基質特異性 / X線結晶構造解析 / 分子進化工学 / 転写調節 / 生合成 / アミノ酸 / 酵素 / 進化 / 微生物 / 気質特異性

1)Thermus thermophilusにおいて、ホモアコニターゼの酵素学的諸性質を解析し、同酵素が第3番目の反応を触媒出来るものの、第2番目については触媒出来ないことを明らかにした。2)αアミノアジピン酸アミノ基転移酵素(AAA-AT)について、ピリドキサールリン酸(PLP)複合体構造、およびPLP+ロイシン複合体構造などをX線結晶構造解析により決定した。AAA-ATは、リジン生合成の基質である2-オキソカプロン酸だけでなく、ロイシン生合成、フェニルアラニン生合成の対応化合物に対しても高い活性を有している。その基質認識機構を、タンパク質の立体構造決定することにより解析した。稼働性が高いN末端のα1ヘリックスが基質側鎖の性質に応じて移動すると同時に、同ヘリックスに存在するArg残基が活性発現に重要な役割を持っていることを明らかにした。3)DNAシャッフリングにより、ロイシン生合成の対応基質2-イソプロピルリンゴ酸に対して高い活性を示す改変型ホモイソクエン酸脱水素酵素を作製した。得られた酵素、および導入された個々の置換の効果を解析し、それら何れの置換も基質特異性の変換に効果があることが明らかにした。4)AAAのαアミノ基の修飾を行う酵素LysXについて、T.thermophilus HB27株のもの、およびSulfolobus tokodaiiのLysXパラログについて、結晶化に成功した。5)主要リジン生合成酵素遺伝子クラスターの転写はリジンによって制御されていることを明らかにした。その様式は大腸菌のtrpオペロンに類似したattenuation機構であった。さらに、同クラスターの転写はアルギニン生合成転写調節因子ArgRおよびプロリン代謝転写調節因子PutRによっても制御されていることを明らかにした。

酵素反応 / ガラクトースオキシダーゼ / グルコースオキシダーゼ / 微生物 / 高選択的分離 / 脱水素 / 選択的資化 / 糖質 / 酵素 / 基質特異性 / 選択的脱水素 / 選択的分解資化 / 選択的酸化 / ウロン酸 / 非天然糖 / オリゴ糖 / L糖

微生物の酵素による高選択的脱水素(酸化)と天然、非天然型糖質のもつ分子構造的特徴と酸化反応における酵素のもつ分子識別能及び選択性との間の相関に対し、基礎的知見を集積するとともに、化学の側から見た酵素反応について一段階反応から多段階反応まで含めて考察を行った。
はじめにグルコースオキシダーゼ及びガラクトースオキシダーゼの基質特異性について検討を行い、生成物の分析を行った。その結果ガラクトース、マンノース及びキシロースはグルコースオキシダーゼにより相当するラクトンに高収率で酸化された。メチルD-ガラクトシドのC-6ヒドロキシメチルはガラクトースオキシダーゼによりアルデヒド中間体を経て相当するウロン酸に酸化された。分子中にガラクトピラノシル残基を有するオリゴ糖もガラクトースオキシダーゼにより酸化された。これとは対照的に、ガラクチトールやヤシリトールのようなある種の糖アルコールはガラクトースオキシダーゼにより酸化されてL-ガラクトースやL-キシロースのようなL-糖が選択的に得られた。この場合、生成したL-ガラクトース及びL-キシロースはピラノース環を形成することにより安定化し、これ以上の酸化が進行しないものと考えられる。
もし糖質が好気的条件下で資化されるとすれば、全反応は酸化反応(多段階的脱水素)とみなせるであろう。特定の菌体を用いて高選択的資化を、従来の化学的手法では困難な炭水化物の選択的分離に適用した。D-アロース資化菌、Rhodotorla rubra KM603、Trichosporon cutaneum KM609及びAcremonium sp.KM608を活性汚泥より集積培養法により得、糖質のC-2エピマー、α、β-アノマー及びDL-混合物の分離を行った。さらに他の特定の微生物について選択的資化性の検討を行った。

【研究分担者】
吉川貞雄	慶応義塾大学	理工学部応用化学科	教授	(Kakenデータベース)