遺伝子技術の基幹素材2'-デオキシリボヌクレオシドの効率的微生物生産

2'-デオキシリボヌクレオシド(dNS)は、いまや遺伝子研究に必須な手法であるPCRの普及、アンチセンスDNAを用いた遺伝子治療、抗HIV薬AZTなどの核酸系抗ウィルス剤を用いた新しい感染症治療技術の開発に伴い、需要の拡大が確実視されている。しかしながら現在、確立されている生産法は魚類からの抽出生産法が主であり、その抽出生産法では将来予想される需要を満たすことは難しいとされている。そこで本研究では微生物機能を利用して効率的かつ経済的なdNS生産法の開発を目標とした。このdNS生産プロセスは、グルコースを出発原料とし、微生物の解糖系を経てグルコースから生成させたD-グリセルアルデヒド3リン酸(G3P)とアセトアルデヒドからデオキシリボアルドラーゼ(DERA)により2-デオキシリボース5-リン酸(DR5P)を合成する。さらに生成DR5Pに対するホストペントムターゼによるリン酸基の転移、ヌクレオシドホスホラリラーゼによる塩基の付加反応を経てdNSを合成できる。本研究ではプロセスの高付加価値化を目的とし、具体的には、原料費および触媒生産費の低減によるdNS生産コストの削減ならびに触媒の高機能化を目的とする。本年度は、ホスホペントムターゼの解析を行った。本研究にて見出されたBacillus sphaericus由来ホスホペントムターゼは、高いリン酸濃度環境であるdNS生産環境にて良好に機能し、また酵素レベルで大腸菌由来のホスホペントムターゼよりもdNS合成に有用な触媒であることを見出せた(N.Biotechnol.26,75-82,2009)。

2'-デオキシリボヌクレオシド(dNS)は、いまや遺伝子研究に必須な手法であるPCRの普及、アンチセンスDNAを用いた遺伝子治療、抗HIV薬AZTなどの核酸系抗ウィルス剤を用いた新しい感染症治療技術の開発に伴い、需要の拡大が確実視されている。しかしながら現在、確立されている生産法は魚類からの抽出生産法が主であり、その抽出生産法では将来予想される需要を満たすことは難しいとされている。そこで本研究では微生物機能を利用して効率的かつ経済的なdNS生産法の開発を目標とした。このdNS生産プロセスは、グルコースを出発原料とし、微生物の解糖系を経てグルコースから生成させたD-グリセルアルデヒド3リン酸(G3P)とアセトアルデヒドからデオキシリボアルドラーゼ(DERA)により2-デオキシリボース5-リン酸(DR5P)を合成する。さらに生成DR5Pに対するホストペントムターゼによるリン酸基の転移、ヌクレオシドホスホラリラーゼによる塩基の付加反応を経てdNSを合成できる。本研究ではプロセスの高付加価値化を目的とし、具体的には、原料費および触媒生産費の低減によるdNS生産コストの削減ならびに触媒の高機能化を目的とする。本年度は、ホスホペントムターゼの解析を行った。本研究にて見出されたBacillus sphaericus由来ホスホペントムターゼは、高いリン酸濃度環境であるdNS生産環境にて良好に機能し、また酵素レベルで大腸菌由来のホスホペントムターゼよりもdNS合成に有用な触媒であることを見出せた(N.Biotechnol.26,75-82,2009)。