微生物による2,4―ジメチルベンゾチオフェンの環開裂型分解機構の解明と応用

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TZS-7の遺伝子ライブラリーの構築に成功した結果,2種類の環開裂遺伝子が取得された。1つは,多環系の開裂酵素に見られる2,3-dihydroxybipheny 1,2-dioxygenaseで,もう一方は単環系の開裂酵素のcatechol 2,3-dioxygenaseであることが示された。それぞれの菌体粗酵素を用いた,ジヒドロキシビフェニル(二環)及びカテコール(単環)の基質に対しての特異性はそれぞれの遺伝子の特徴をよく反映していた。DNAの配列から多環芳香族を開裂するDmdCと示された遺伝子を発現させた方は,基質としてジヒドロキシビフェニル(二環)を効率よく速い速度で分解したが,カテコール(単環)の分解はほとんど無かった。一方,同じくDNAの配列から単環芳香族を開裂するCatAと示された遺伝子を発現させた方は,基質としてカテコール(単環)を効率よく速い速度で分解したが,ジヒドロキシビフェニル(二環)の分解は遅かった。また,様々なメチル化カテコールについての活性を調べたところ,興味深いことに,4-methylcatecholの分解能が著しく高かった。現在までに,多くのcatechol 2,3-dioxygenaseの基質特異性が報告されているが,4-methylcatechol分解能は特に高かったのが本研究は初めてである。また、本研究の特色であるジアルキル芳香族の分解において、変異解析の結果、その分解特性が初発酵素に存在することが、示唆された。今後、これらの遺伝子さらに酵素学的諸性質について詳細に解析することは、超難分解性芳香族の分解において重要な知見をもたらすと考えられる。