脂質一重膜界面とゴムのダイナミクスによるゴム合成活性発現と分子量制御機構の解明

本研究は，天然ゴム生合成の未解決問題である「ゴム合成酵素の活性発現機構」と「ゴム分子量制御」を，ゴム貯蔵器官であるゴム粒子に存在する膜タンパク質・脂質およびゴム粒子内部のダイナミクスをキーとして解明することを目的としている。天然ゴムは植物が蓄積する疎水性高分子であり，平均分子量が100万に達するポリイソプレンである。天然ゴムはパラゴムノキの樹液として採取され，ゴム粒子(RP)と呼ばれる脂質小胞に格納されている。また，ゴム合成酵素はRPの膜表面にあり，モノマーを与えると，新規な重合反応により生じたゴムが膜を横切ってRP内部へ追加される。ラテックスには様々なサイズのRPが存在するが，平均粒径が小さいゴム粒子は高分子量ゴムを含み，表面酵素によるゴム重合活性が高い。それに対し，平均粒径がより大きいゴム粒子は，低分子量ゴムを含んでおり，表面酵素の重合活性が低い。このことから，ゴム合成酵素の活性は，膜に存在する因子や，膜の特性に依存して，変動している可能性が高い。RPの膜には多くの膜結合性タンパク質が存在するが，Rubber Elongation Factor（REF）が最も多量に含まれる。REFをRPやリポソームへ再構成すると，膜粒子が分裂する現象が観察されているため，生体膜の変形と出芽を誘発する因子であると考えられる。初年度の実績として，組換え型REFの発現と精製を行った。また，界面活性剤との混合ミセルとして精製したREFは，リポソームとの混合により，REFに脂質が吸着し，ベシクルが壊れることを確認した。また，その過程を高速AFMで再現性良く観察できることがわかった。REFによるゴム合成酵素の活性化機構の解明のため，15NラベルしたREFを調製し，精製を試みている。今後，ゴム合成酵素との共存による活性化機構と，その際の相互作用をNMR等を利用して解析する予定である。

本研究は，天然ゴム生合成の未解決問題である「ゴム合成酵素の活性発現機構」と「ゴム分子量制御」を，ゴム貯蔵器官であるゴム粒子に存在する膜タンパク質・脂質およびゴム粒子内部のダイナミクスをキーとして解明することを目的としている。天然ゴムは植物が蓄積する疎水性高分子であり，平均分子量が100万に達するポリイソプレンである。天然ゴムはパラゴムノキの樹液として採取され，ゴム粒子(RP)と呼ばれる脂質小胞に格納されている。また，ゴム合成酵素はRPの膜表面にあり，モノマーを与えると，新規な重合反応により生じたゴムが膜を横切ってRP内部へ追加される。ラテックスには様々なサイズのRPが存在するが，平均粒径が小さいゴム粒子は高分子量ゴムを含み，表面酵素によるゴム重合活性が高い。それに対し，平均粒径がより大きいゴム粒子は，低分子量ゴムを含んでおり，表面酵素の重合活性が低い。このことから，ゴム合成酵素の活性は，膜に存在する因子や，膜の特性に依存して，変動している可能性が高い。RPの膜には多くの膜結合性タンパク質が存在するが，Rubber Elongation Factor（REF）が最も多量に含まれる。REFをRPやリポソームへ再構成すると，膜粒子が分裂する現象が観察されているため，生体膜の変形と出芽を誘発する因子であると考えられる。初年度の実績として，組換え型REFの発現と精製を行った。また，界面活性剤との混合ミセルとして精製したREFは，リポソームとの混合により，REFに脂質が吸着し，ベシクルが壊れることを確認した。また，その過程を高速AFMで再現性良く観察できることがわかった。REFによるゴム合成酵素の活性化機構の解明のため，15NラベルしたREFを調製し，精製を試みている。今後，ゴム合成酵素との共存による活性化機構と，その際の相互作用をNMR等を利用して解析する予定である。