古細菌細胞膜脂質における特異な炭素-炭素結合の生合成機構の解明

阐明古菌细胞膜脂质中独特碳-碳键的生物合成机制

• 批准号: 12045224
• 负责人: 江口 正
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12045224/
• 关键词: 古細菌; 細胞膜脂質; 生合成

生物にとって外界と自己を仕切る膜脂質は非常に重要な役割を果たしている。真正細菌、真核生物とは異なる第三の生物群として分類される古細菌は、海底火山や塩田などの高温・高圧・高塩濃度・酸性などの環境に生息しており、このような環境で生息していくにはその膜脂質の重要性はなおさらのことである。古細菌の膜脂質は他の生物群とは異なり、イソプレノイド鎖がグリセロールとエーテル結合した特異な構造をしている。更に一部の古細菌には36員環、72員環の大環状脂質も存在する。これらの化合物はイソプレンユニットの"Head-to-Head"結合で分子内あるいは分子間で結合しており、生合成的観点からも非常に興味深い。古細菌における大環状脂質の生成機構に関しては、その結合する炭素がメバロン酸の2位に由来して生合成されることだけが確詔されており、その炭素-炭素結合反応における前駆体さえ未だ不明である。このような状況のもとで先ず行うべきは、古細菌大環状脂質の生合成過程におけるメバロン酸から脂質疎水部における水素の挙動を追跡し、まずその反応機構及び前駆体の構造を予測することである。そこで大環状脂質を有する高度好熱性古細菌であり、絶対嫌気性のメタン菌Methanococcus janaschii(至適生育温度85℃)およびMethanobacterium thermoautotrophicum(至適生育温度65℃)における完全重水素化メバロン酸の取り込み実験を行った。完全重水素化メバロン酸の取り込み実験で得られた脂質のベンゾアート体の^1H NMRで解析した。その結果、重水素の取り込み率は約90%以上であり、かつ通常でイソプレノイド鎖の生合成では考えられない二重結合の異性化が起こっていることを明らかにした。また、これらの結果から大環状脂質生合成機構を推定した。現在この推定機構を検証すべく新たな取り込み実験を行っている。

The membrane lipids are very important to the environment. True bacteria, eukaryotes, and third biota are classified into archaea, submarine volcanoes, high temperatures, high pressures, high concentrations, acidic environments, and the importance of membrane lipids. The membrane lipids of archaea combine with other biota to form unique structures. In addition, some archaea have 36-membered ring and 72-membered ring macrocyclic lipids. The "Head-to-Head" binding of these compounds is very interesting. The mechanism of macrocyclic lipid production in archaea is unknown. The origin of carbon and carbon binding reactions in the 2-position synthesis of macrocyclic lipids is unknown. This study was conducted to investigate the molecular structure of macrocyclic lipids in archaea and to predict the molecular structure of macrocyclic lipids. Methanococcus janaschii(up to growth temperature 85℃) and Methanobacterium thermoautotropicum (up to growth temperature 65 ℃) are highly thermophilic archaea with large cyclic lipids. The 1H NMR analysis of the lipid phase of a fully hydrated lipid phase was performed. As a result, the ratio of heavy water to heavy water is about 90% or more. The macrocyclic lipid synthesis mechanism was postulated. Now the presumptive mechanism has been verified.

项目成果

T.Eguchi: "Unusual Double-bond Migration as Plausible Key Reaction in the Biosynthesis of the Isoprenoidal Membrane Lipid of Methanogenic Archaea"Chem.Commun.. 16. 1545 (2000)

T.Eguchi：“不寻常的双键迁移是产甲烷古菌异戊二烯膜脂质生物合成中合理的关键反应”Chem.Commun.. 16. 1545 (2000)