炭酸固定を触媒する微生物脱炭酸酵素によるCO_2の分子変換

微生物脱羧酶催化碳酸固定对CO_2的分子转化

• 批准号: 12760050
• 负责人: 吉田 豊和
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12760050/
• 关键词: 脱炭酸酵素; 炭酸固定反応; 微生物触媒; 芳香族カルボン酸; クローニング; ピロール; インドール; 微生物機能開発

脱炭酸酵素は逆反応で炭酸固定を触媒しないとされているが、Bacillus metarerium PYR2910に見いだしたピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素は炭酸固定をも触媒する新規酵素である。ピロールへの炭酸固定活性に注目すると、化学合成では困難な位置特異的な炭酸固定反応を触媒することから、二酸化炭素の分子変換への応用も可能である。しかしながら、ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素の酵素構造・反応機構に関する知見は全くない。一方、類縁の酵素反応を探索をした結果、ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素はSerratia属細菌にも分布していること、インドール3-カルボン酸脱炭酸酵素も可逆的に反応を触媒することがこれまでに明らかとなってきた。そこで、これらの新しい脱炭酸酵素群の分子および反応特性を解明するために、ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素遺伝子のクローニングとその解析を進めた。インドール-3-カルボン酸脱炭酸酵素については、酵素を精製し性質の解明を行った。ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素をB.megaterium PYR2910およびS.grimesii IFO13537から精製し、プロテインシーケンシングによってアミノ酸配列の一部を得た。この配列に基づき、PCRによってそれぞれの部分遺伝子断片を増幅させ、増幅断片をプローブとしてピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素遺伝子をクローニングした。2種類の細菌の酵素一次構造は、これまで機能未知であった数多くの微生物タンパク質と20〜50%の相同性を示し、保存性の高い配列が数ヶ所認められた。近傍領域の解析ではピロールの代謝に関与する遺伝子群は認められなかったが、桂皮酸誘導体の脱炭酸酵素と高い相同性を示すタンパク質がコードされていた。B.megaterium PYR2910の遺伝子を大腸菌内で発現させ、野生型酵素と同じ特性を有することを示した。インドール-3-カルボン酸脱炭酸酵素は極めて酸素感受性であり、反応には不安定なSH基が関与することが示唆された。ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素(ホモダイマー)とほぼ同一のサブユニット分子量を有し、一次構造の類似性が推察されるが、未変性酵素はホモテトラマーであった。精製酵素はインドールへの炭酸固定以外に、数種のインドール誘導体、キノキサリンにも作用し、相当するカルボン酸を生成した。

Decarbonase is a reverse enzyme for carbon fixation. Bacillus metaterium PYR 2910 is a new enzyme for carbon fixation. Carbon acid immobilization is difficult to achieve in chemical synthesis, and carbon acid immobilization is difficult to achieve in chemical synthesis. The enzyme structure and reaction mechanism of acid decarboxylase are fully understood. The results show that Serratia is a kind of bacteria, and its enzyme activity is reversible. The molecular and enzymatic properties of the novel decarboxylase group were elucidated and analyzed. The purpose of the IDF-3-KALLンacid decarbonizing enzyme is to clarify the refining properties of the enzyme. B. megaterium PYR 2910 and S. grimesii IFO 13537 are part of the acid chain. The gene sequence, PCR sequence, and some of the gene fragments were amplified and amplified. 2. The primary structure and function of bacterial enzymes are unknown, and the number of microbial enzymes is 20~50% identical, and the preservation is high. The analysis of the near domain is related to the metabolism of the protein and the identification of the protein and the high identity of the enzyme. B. megaterium PYR 2910 gene expression in E. coli, wild-type enzyme and identity The enzyme is sensitive to acid, and the enzyme is unstable. The similarity of molecular weight and primary structure of the same enzyme was investigated. In addition to carbon acid fixation, several kinds of enzyme inducers, enzyme inhibitors, and corresponding enzyme production