非大腸菌タンパク質生産系を併用したモジュラーポリケチド合成酵素の試験管内再構成

モジュラーポリケチド合成酵素（モジュラーPKS）は多様な薬剤の基本骨格の生合成を担う巨大酵素である。モジュラーPKSの生化学的解析や構造生物学的解析は新規薬剤の創出につながる可能性があるため、過去20年に渡り研究が行われている領域である。モジュラーPKSはその大きさ故、野生型酵素のin vitro解析は容易ではなく、これまで試験管内再構成を達成した例は世界でまだ1例しかなく、至適温度、至適pH、至適イオン強度、kcat、KM等の基本的な情報が一般にどんな分布を示すかは明らかになっていない。本研究では、これまで利用されていない非大腸菌タンパク質生産系も併用し、新たに数種類の野生型モジュラーPKSの試験管内再構成およびそれらの生化学的解析を実施することを目的としている。第一のモジュラーPKSに関しては、非大腸菌タンパク質生産系を併用することで試験管内再構成にすでに成功している。現在は引き続き、至適温度、至適pH、至適イオン強度、kcat、KM等の解析を進めている。本成果は未発表であるが、世界で2例目の野生型酵素の試験管内再構成の成功例になり得る。また国内では初の成果となり得る。第二のモジュラーPKSに関しては、プラスミド構築に苦戦しており、まだタンパク質精製の段階に至っていない。初年度の実施報告で述べた第三の系に関して2年目は精力的に研究を進めた。この第三の系は、モジュラーPKSと非リボソーム型ペプチド合成酵素とのハイブリッドの系である。第三の系では計10種類の酵素が再構成には必要であり、これまで７種類に関しては大腸菌を用いたタンパク質生産系で得ることに成功している。一方で残りの３種類に関しては大腸菌ではごく少量のみ、あるいは全く生産されないケースもあった。現在は我々が保有する非大腸菌タンパク質生産系を活用して、残り数種類の酵素の生産を試みている段階である。

モジュラーポリケチド合成酵素（モジュラーPKS）は多様な薬剤の基本骨格の生合成を担う巨大酵素である。モジュラーPKSの生化学的解析や構造生物学的解析は新規薬剤の創出につながる可能性があるため、過去20年に渡り研究が行われている領域である。モジュラーPKSはその大きさ故、野生型酵素のin vitro解析は容易ではなく、これまで試験管内再構成を達成した例は世界でまだ1例しかなく、至適温度、至適pH、至適イオン強度、kcat、KM等の基本的な情報が一般にどんな分布を示すかは明らかになっていない。本研究では、これまで利用されていない非大腸菌タンパク質生産系も併用し、新たに数種類の野生型モジュラーPKSの試験管内再構成およびそれらの生化学的解析を実施することを目的としている。第一のモジュラーPKSに関しては、非大腸菌タンパク質生産系を併用することで試験管内再構成にすでに成功している。現在は引き続き、至適温度、至適pH、至適イオン強度、kcat、KM等の解析を進めている。本成果は未発表であるが、世界で2例目の野生型酵素の試験管内再構成の成功例になり得る。また国内では初の成果となり得る。第二のモジュラーPKSに関しては、プラスミド構築に苦戦しており、まだタンパク質精製の段階に至っていない。初年度の実施報告で述べた第三の系に関して2年目は精力的に研究を進めた。この第三の系は、モジュラーPKSと非リボソーム型ペプチド合成酵素とのハイブリッドの系である。第三の系では計10種類の酵素が再構成には必要であり、これまで７種類に関しては大腸菌を用いたタンパク質生産系で得ることに成功している。一方で残りの３種類に関しては大腸菌ではごく少量のみ、あるいは全く生産されないケースもあった。現在は我々が保有する非大腸菌タンパク質生産系を活用して、残り数種類の酵素の生産を試みている段階である。