好冷性酵素の構造と低温での特性に関する研究

嗜冷酶的结构及低温特性研究

基本信息

批准号：
12878112
负责人：
左右田健次
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12878112/
关键词：
低温菌好冷性酵素アルデヒドデヒドロゲナーゼアスパルターゼアルコールデヒドロゲナーゼ耐熱性酵素好冷菌アミノ酸デヒドロゲナーゼバリンデヒバロゲナーゼ好冷酵素 Cytophaga バリンデヒドロゲナーゼ

项目摘要

本研究では、南極海水から単離した低温菌Cytophaga sp.KUC-1の酵素を対象として、酵素科学的,物理化学的性質を解明するとともに、好冷性酵素の構造と低温での特性を解明することを目的としている。本菌由来のアルデヒドデヒドロゲナーゼは、低温菌由来の酵素であるにもかかわらず、60℃付近に最適反応温度を示し、中温菌酵素と比較してもかなり高い耐熱性を示した。アレニウスプロットの結果、32℃に遷移温度を持つ二相性が認められ、低温域での活性化エネルギーは中温菌からの同酵素の示す値より低い。すなわち本酵素は耐熱性を示すと共に機能的にも低温条件に適応していると考えられる。円二色性の測定結果も32℃付近での大きな変化を示し、熱による構造面での変化が触媒作用の促進と良く相関していた。本酵素の構成アミノ酸残基中のIle残基含量が高く、本酵素がより強固な疎水性コアを形成しており、高い耐熱性発現の一因となっていることが示唆される。本菌由来のアスパルターゼも耐熱性と好冷性の双方を示し、大腸菌やBacillus属細菌の同酵素のアミノ酸配列と比較した結果、分岐鎖アミノ酸残基数に対するIleの数の比率が好熱菌Bacillus属酵素の値に近似することを示した。本酵素のC-末端のαヘリックス形成能が高いことや、コア形成能が高いことが本酵素の耐熱性発現に寄与していると考えられる。またアルコール代謝において最も重要な役割を果たしているアルコールデヒドロゲナーゼはK_m値が20℃で最大値を示すのに、最適反応温度が70℃にあり、50℃での活性半減期が200分以上の高い熱安定性を示した。Znを必須金属として含む事実に基づいて、本酵素の触媒機構を解明し、本酵素と上記のAldDHの両反応の共役により種々の基質アルコールを特異的に微量定量する方法を確立した。

这项研究旨在阐明冷冻酶Cytophaga sp的酶科学和物理化学特性。从南极海水分离出的KUC-1，以及在低温下阐明冷冻酶的结构和特性。尽管源自该细菌的醛脱氢酶是一种源自冷冻细菌物种的酶，但与中间酶相比，它表现出最佳的反应温度，并且表现出明显更高的耐热性。 Arrhenius图表明，观察到过渡温度为32°C的双相性，并且低温范围的活化能低于中嗜菌细菌的酶所示。换句话说，这种酶被认为具有耐热性，并且在功能上也适应低温条件。圆形二色性测量还显示出在32°C左右的重大变化，由于热量引起的结构方面的变化与促进催化作用良好相关。该酶的组成氨基酸残基中ILE残基的含量很高，该酶形成更强的疏水核，这表明它是高热耐药性发展的一个因素。源自该细菌的天冬氨酸酶也表现出耐热性和沉重的特性，并且与大肠杆菌和芽孢杆菌属细菌的氨基酸序列相比，静脉氨基酸的数量与分支氨基酸的数量近似近似蛋白酶的值，这表明卵巢数量的比例与热倍糖的enzyme蛋白含量相比。人们认为，在该酶的C末端形成α-螺旋的高能力以及形成核心的高能力有助于该酶的耐热性的发展。此外，酒精脱氢酶在酒精代谢中起着最重要的作用，在20°C时表现出最大的K_m值，但最佳反应温度为70°C，并且具有高热稳定性，活跃的半衰期为50°C，为50°C，为200分钟以上。基于将锌作为必需金属包括在内的事实，阐明了该酶的催化机制，以及一种通过结合酶和上述ALDDH反应来特异性量化各种底物醇的方法。