三木邦夫 理学研究科教授（現?名誉教授）、藤橋雅宏 同助教、永田隆平 同博士課程学生（現?東京大学特任研究員）、跡見晴幸 工学研究科教授、佐藤喬章 同助教らの研究グループは、ピロリン酸を利用する新規リン酸化酵素を発見し、その酵素がピロリン酸を選択的に利用する仕組みを明らかにしました。
本研究成果は、2018年5月2日に国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
研究者からのコメント
左から、藤桥助教、永田特任研究员
酵素の働く仕组みを解き明かし、応用したいと考えて研究を行っています。今回の研究成果は、生体内で普遍的に行われている酵素によるリン酸化反応についての知见です。この成果の利用により、安価な原材料をもとに、环境に优しい温和な条件での化学反応が実现できると期待されます。
概要
リン酸化反応は、生体内において代谢?遗伝子の発现制御?环境変化への応答といった多くの重要な场面に関わっています。また产业的には、抗菌薬や化粧品を使いやすくするためにも用いられています。生体内においてリン酸化反応を行うのは、リン酸化酵素と呼ばれるタンパク质です。この酵素はほとんどの场合、础罢笔と呼ばれる复雑な构造をした高価な化合物をリン酸基の供给源として利用します。一方で、ピロリン酸という単纯な构造を持つ安価な化合物をリン酸基の供给源とする酵素もわずかに存在しています。
しかし、これらの酵素がどのようにピロリン酸を选択的に利用するのかは分かっていませんでした。本研究グループは、ピロリン酸を利用する新规リン酸化酵素を発见し、その酵素が础罢笔でなくピロリン酸を选択的に利用する仕组みを齿线结晶构造解析により明らかにしました。さらに、ピロリン酸の选択的な利用に関わるアミノ酸残基を目印にすることで、遗伝子データベース上に存在する膨大な机能未知遗伝子の中から、ピロリン酸を利用するリン酸化酵素の遗伝子を新たに见つけ出すことに成功しました。本研究の知见は、高価な础罢笔を利用するリン酸化酵素を安価なピロリン酸を利用する酵素に改変する研究への足がかりとなり、酵素とピロリン酸をつかった环境にやさしく安価なリン酸化物生产法の产业利用を可能にすると期待できます。
図：新规リン酸化酵素の基质选択性のイメージ
新规リン酸化酵素は、 ATP よりもピロリン酸の利用に适した结合ポケットを持っており、それはさながら键と键穴の関係のよう。
详しい研究内容について
书誌情报
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Ryuhei Nagata, Masahiro Fujihashi, Takaaki Sato, Haruyuki Atomi, Kunio Miki (2018). Identification of a pyrophosphate-dependent kinase and its donor selectivity determinants. Nature Communications, 9, 1765.
