光依存型酵素をプラットフォームとした新奇光反応への機能変換

本研究課題では光依存型protochlorophyllide還元酵素(LPOR)に変異を導入し、別の還元反応へ機能変換することを試みる。まず最初の機能返還のターゲットとして、LPORの本来の活性であるprotochlorophyllide還元活性の生成物、chlorophyllideに対してさらなる還元反 応を行うchlorophyllide還元酵素(COR)に着目した。2022年度はLPOR変異ライブラリの規模を拡大し、光合成細菌Rhodobacter capsulatusのCOR欠損株を用いて大規模なスクリーニングを実施した。これまで70,000種類以上の変異LPORをスクリーニングしたが、COR活性を相 補する変異LPORは得られていない。本研究で確立したCORの活性評価を利用し下記の二つの異なる活性を持つCORの機能変換のメカニズムについて解析を行った。CORはクロロフィリドaのB環の炭素二重結合を還元しバクテリオクロロフィリドaへ変換する反応を触媒する。しかしBchl bを主要色素として保持する光合成細菌Blastochloris viridisの保有するCORはB環の二重結合の還元ではなく、8ビニル-クロロフィリドaに対してエチリデン基の生成を行う。このように二つの異なる活性を有するCORが報告されているが、どのような違いにより活性が決定づけられているかは不明である。活性の違いを決定づけるアミノ酸残基を特定するため、COR欠損株を用いて活性の評価を行った。この株にB. viridisのCOR遺伝子bchY-Zを導入した株は光合成的には生育しないが、長期の培養により光合成的に生育するリバータントを取得した。リバータントが保持するbchY-Z遺伝子の配列解読からCORの活性を決定づけるアミノ酸について考察する。

本研究課題では光依存型protochlorophyllide還元酵素(LPOR)に変異を導入し、別の還元反応へ機能変換することを試みる。まず最初の機能返還のターゲットとして、LPORの本来の活性であるprotochlorophyllide還元活性の生成物、chlorophyllideに対してさらなる還元反 応を行うchlorophyllide還元酵素(COR)に着目した。2022年度はLPOR変異ライブラリの規模を拡大し、光合成細菌Rhodobacter capsulatusのCOR欠損株を用いて大規模なスクリーニングを実施した。これまで70,000種類以上の変異LPORをスクリーニングしたが、COR活性を相 補する変異LPORは得られていない。本研究で確立したCORの活性評価を利用し下記の二つの異なる活性を持つCORの機能変換のメカニズムについて解析を行った。CORはクロロフィリドaのB環の炭素二重結合を還元しバクテリオクロロフィリドaへ変換する反応を触媒する。しかしBchl bを主要色素として保持する光合成細菌Blastochloris viridisの保有するCORはB環の二重結合の還元ではなく、8ビニル-クロロフィリドaに対してエチリデン基の生成を行う。このように二つの異なる活性を有するCORが報告されているが、どのような違いにより活性が決定づけられているかは不明である。活性の違いを決定づけるアミノ酸残基を特定するため、COR欠損株を用いて活性の評価を行った。この株にB. viridisのCOR遺伝子bchY-Zを導入した株は光合成的には生育しないが、長期の培養により光合成的に生育するリバータントを取得した。リバータントが保持するbchY-Z遺伝子の配列解読からCORの活性を決定づけるアミノ酸について考察する。