褐藻類の有用多糖類およびカロテノイド類代謝関連酵素の探索と機能実証

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本研究は、褐藻の多糖類とカロテノイド類の生合成や代謝に関わる酵素のタンパク質レベルでの機能実証を目的としている。多糖類では、含有量が多く、陸上植物、紅藻、および緑藻にはみられないアルギン酸を基質とする酵素の研究に取り組んだ。カロテノイド類については、リコペンから複数の酵素の作用で主要成分のフコキサンチンが生じると推測されているが、その各段階で働く酵素について、新たに構築したバキュロウィルス発現系を用いて機能を調べた。アルギン酸は、β-D-マンヌロン酸（M）とα-L-グルロン酸（G）から構成されており、まずMが連続したポリマンヌロン酸が生じ、マンヌロン酸C5-エピメラーゼ（MC5E）の作用により、一部のMがGへとエピマー化される。この酵素はアルギン酸のM/G比およびそれらの配列の制御を担っており、人工的にアルギン酸のM/G組成を制御するテーラーメイドアルギン酸技術の構築には欠かせない。これまでにマコンブやワカメなど寒冷性の褐藻から候補遺伝子をクローニングし、昆虫細胞による分泌発現系を構築してきたが、性状を評価するために十分な酵素量を得ることが困難であった。一方、亜熱帯性褐藻のオキナワモズクから単離した3種類のMC5E候補遺伝子を用いた場合には、いずれも大量発現に成功し、高純度の酵素を得ることができた。いずれの酵素もMC5E活性をもつことを明らかにするとともに、至適条件を決定した。興味深いことに、いずれの酵素も既知のマコンブのMC5Eと比較して耐熱性に優れていることが分かった。カロテノイド類については、ゼアキサンチンの変換を担うと予測した3つの候補タンパク質について、マコンブとワカメからそれらの遺伝子をクローニングし、組換えウィルスを用いて機能を調べた。いずれの酵素もゼアキサンチンの変換活性は検出することはできなかったが、酵素の熱安定性が克服すべき課題であることが分かった。