微生物が生産するジケトピペラジン環分解酵素の性質と物質生産への利用

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ジケトピペラジン環構造を有する化合物は植物や微生物の二次代謝産物中に多く見いだされており,抗癌活性・抗菌活性などの興味深い生理活性を有している。本研究者は,ジケトピペラジン環が基本的に2分子のアミノ酸が脱水縮合した構造であること,プロテアーゼの逆反応によりペプチドの合成が可能となっていることから,ジケトピペラジン分解酵素が取得できれば,その酵素の多機能性を利用してジケトピペラジンが合成可能であると推測し,ジケトピペラジン分解酵素の探索を行ってきた。ジケトピペラジン分解酵素としては無水グリシン分解酵素のみが報告されているが,その酵素の基質特異性は非常に高く,無水グリシン以外を基質としないため,物質生産には必ずしも適当とは言えない。この無水グリシン分解酵素が菌体外酵素であるのに対しこれまでに本研究者は菌体内に無水グリシン分解活性を有する菌株を取得している。今回,無水グリシルチロシン,無水フェニルアラニルロイシンの2種を資化する微生物を土壌から単離し,それらの分解酵素生産菌のスクリーニングを行った。その過程で菌体内に無水グリシルチロシン分解活性を有する菌株を見いだし,菌体反応によりジケトピペラジン類に対する基質特異性を検討したところ,無水チロシルグリシン以外に多くのジケトピペラジン類が分解された。片方のアミノ酸をグリシンで固定し,もう一方を中性アミノ酸で変化させたところ,かさ高さが大きいアミノ酸がよりよい基質となった。また,D-体のアミノ酸由来のジケトピペラジンはほとんど基質とならないことが分かった。一方,無水フェニルアラニルロイシンは水に対する溶解性が極端に低いため,その分解酵素誘導のために2段階培養を採用した。すなわち,一般の細菌用培地で充分に菌を生育させた後,無水フェニルアラニルロイシンを含む培地に無菌的に移すことにより酵素誘導を行わせた。この条件で菌体外に分解活性を示す菌株を取得した。この方法により,他のジケトピペラジン分解酵素も容易に大量に誘導可能と考えられる。今後,菌体外の酵素を精製し,その諸性質を明らかにすることにより,ジケトピペラジン類の酵素合成の可能性を追及する予定である。