深海微生物由来ジヒドロ葉酸還元酵素の構造・ゆらぎ・機能

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深海は低温(0〜4℃)・高圧(50〜100MPa)の生物には不利な環境と考えられるが、このような環境下でも近年、多くの生命が見出されている。昨年度は、深海微生物Shewanella violacea DSS12、Photobacterium profundum SS9、Moritella japonica DSK1株およびMoritella yayanosii DB21MT-5からジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)遺伝子をクローニングし、大腸菌での発現系を構築した。本年度はこれら4種のDHFRに関して酵素機能の圧力依存性を詳細に検討した。その結果、酸化還元反応自体の反応速度は圧力による影響をあまり受けないこと、大腸菌DHFRは常圧下では基質と高い親和性を持っているが加圧に伴って親和性が低下していくこと、これに対して深海微生物由来DHFRでは常圧下での基質との親和性はあまり高くないけれども、親和性の圧力依存性が小さく、高圧下でも常圧下と同様に基質と相互作用できることなどがわかった。これらは深海微生物由来DHFRが高圧下で機能を発揮する上で重要な性質であると考えられる。また、上記4種以外の深海微生物および同属の圧力感受性細菌由来DHFRのクローニングにも取り組み、Shewanella oneidensis、Shewanella benthica DB6705、Shewanella benthica DB21MT-2、Shewanella gelidimarina、Photobacterium profundum DSJ4、Photobacterium phosphoreumの各細菌由来DHFR遺伝子をクローニングし、塩基配列を決定した。これらの新規DHFRと昨年度にクローニングした同属菌DHFRとの塩基配列の相同性は68〜99%、アミノ酸配列の相同性は78〜99%であった。