Elucidation of reaction machinery for novel bacterial glycolipid synthases and their applications

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本研究では、細菌由来のグリセロ糖脂質やスフィンゴ糖脂質の合成酵素に着目して、細菌糖脂質の合成マシナリーと生物機能の活用を目的とした基盤研究を展開する。本研究の成果は細菌糖脂質に着目した新奇抗生物質の開発や細菌糖脂質の新たな生物機能の解明に繋がる。本年度は細菌由来の新規スフィンゴ糖脂質合成酵素の同定とその高次構造解析を計画していた。細菌由来の新規スフィンゴ糖脂質合成酵素の同定に関しては、セラミドに4糖が結合した複合スフィンゴ糖脂質（Man-Gal-GlcN-GlcACer）を合成するSphingomonas paucimobilis に着目して、その糖転移酵素を同定することを目指した。二糖目のGlcNについては、まずGlcNAcが転移されてGlcNAc-GlcACerが合成された後に、GlcNAcが脱アセチル化されてGlcN-GlcACerを生じるという仮説を立てて研究を進めた。その結果、GlcNAcの転移酵素とGlcNAcの脱アセチル化酵素を同定することが出来た。また、α-GalCerの合成酵素に関してホモログの探索を進めたところ、新たに海洋細菌からα-GalCer合成酵素を同定することが出来た。次に、新規スフィンゴ糖脂質合成酵素の高次構造解析に関しては、これまでに角田教授との共同研究により、Sphingobium yanoikuyae 由来のGlcACer合成酵素（SyCer-GlcAT）の結晶化と高次構造解析により、その全体構造を明らかにすることに成功していた。そこで本研究計画では、高次構造情報に基づいたアミノ酸変異体の作成により、SyCer-GlcATの反応メカニズムや基質認識機構の解明に取り組んだ。その結果、酵素反応に関わる可能性がある幾つかのアミノ酸を特定すると共に、グルクロン酸の認識に重要なアミノ酸を特定することが出来た。