Presentation シマミミズ由来αアミラーゼの低温活性発現機構

平野, 優  ,  中, 裕規  ,  有木, 真吾  ,  上田, 光宏  ,  玉田, 太郎

2017-11-24
Description
シマミミズ(Eisenia fetida)は食品系廃棄物の処理に用いられており、また、その糞は団粒構造をとることやミネラルに富むことからコンポストとして農業用の肥料等に広く利用されている。我々はこれまでにシマミミズが持つ複数の糖加水分解酵素が低温(30℃以下)においても有意な活性を示すことを明らかにしている。この性質は酵素分解法によるバイオマス利用の際の熱エネルギーコスト削減の観点で有利な特徴である。この特徴を構造面から明らかにすることを目的として、シマミミズ由来酵素の構造解析に取り組んでいる。本発表では、シマミミズ由来の生デンプン分解酵素(αアミラーゼ)の構造研究について報告する。シマミミズには配列相同性が89%の2種類のαアミラーゼ(Ef-Amy I, Ef-Amy II)が存在する。このうち、低温での比活性の高いEf-Amy Iの結晶を作製し、X線回折実験は放射光施設Photon FactoryのBL-17Aビームラインにおいて実施し、1.3 Å分解能の回折データセットを取得した。構造解析の結果、Ef-Amy Iの立体構造はこれまでに報告されている他種由来のαアミラーゼの全体構造、活性部位構造との類似性が非常に高いことがわかった。また、ブタ膵臓由来のαアミラーゼと同様にCa2+とCl-イオンの結合部位が存在していた。一方、Ef-Amy Iは低温活性を持たない他種由来の酵素と活性部位周辺のループ構造に差が見られた(図1a)。さらに、タンパク質表面については、Ef-Amy Iでは酸性アミノ酸残基が多く露出していることが明らかとなった(図1b)。この特徴は以前構造解析したシマミミズ由来のセルロース分解酵素(エンドグルカナーゼ)においても同様に確認されており、低温活性に重要であると考えている。現在、Ef-Amy IIとの詳細比較を通じて、低温活性機構の詳細に迫ることを検討中である。
平成29年度日本結晶学会

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