新規デキストランスクラーゼが生産するグルカンの構造

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要約

Leuconostoc mesenteroides 中に新規に見いだしたデキストランスクラーゼ様遺伝子を修復して得られた遺伝子産物は、1,6 結合約 50%、1,3 結合約 40%のグルカンを合成する酵素であった。

  • 担当:食品総合研究所・食品理化学部・炭水化物研究室
  • 代表連絡先:0298-38-8132
  • 部会名:食品
  • 専門:バイテク
  • 対象:微生物
  • 分類:研究

背景

Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512F株のデキストランスクラーゼ(DS)は、スクロースを分解して、水溶性のグルカンであるデキストランを合成する酵素である。B-512F株は一種類のDS(DSRS)しか持たないと考えられていたが、実際はどうであるかを、遺伝子レベルで明らかにすることを試みた。また、単離された遺伝子産物がどのような構造のデキストランを生産する酵素であるか解明を試みた。

成果の内容・特徴

  • 新規DS様遺伝子dsrTは、活性中心部位をコードする領域の下流に5塩基の欠損があり、直後に終止コドンが現れた(図1a)。B-512F株をスクロースを炭素源として培養するとdsrTが発現することをRT-PCRで確認し、さらに、この欠損を越えてmRNAが生産されることがわかった(図1b)。
  • 既知DS遺伝子dsrS(図1a)より発現したタンパク、DSRSの分子量は約200kDaでグルカンを合成し、DSRTは約150kDaと分子量が小さく、グルカンは合成しなかった(図2)。欠損修復したdsrT5遺伝子(図1a)より発現したDSRT5タンパクは分子量が約220kDaに増加し、グルカン合成活性が回復した(図2)。
  • DSRSは主に水溶性、DSRT5は主に非水溶性のグルカンを合成した。DSRSグルカンはα-1,6結合を主成分とするB-512F株本来のデキストランに近い構造であったが、かなりの量のα-1,4結合を含み、DSRT5グルカンは、約40%ものα-1,3直鎖結合を含むことがわかった(表1)。

成果の活用面・留意点

Leuconostoc属菌では、高い割合でα-1,3結合を含むグルカンを合成する酵素は珍しく、今回のdsrT遺伝子の発見は、進化の観点から興味深い。また、デキストランスクラーゼがα-1,6およびα-1,3以外のα-1,4結合も形成することが示唆され、反応生成物の構造と酵素の構造との関係を考える1つの手がかりが得られた。

具体的データ

図1 B-512F株をグルコース(奇数番号)あるいはスクロース(偶数番号)で培養後調整したRNAを用いて行ったRT-PCR反応産物、およびdsrT遺伝子の修復によるdsrT5遺伝子の構築

その他

  • 研究課題名:水溶性グルコースポリマー・関連糖質の酵素による生産と修飾
  • 予算区分:バイテク(糖質工学)
  • 研究期間:平成12年度(平成9～12年)
  • 研究担当者:舟根和美,北村義明,小林幹彦
  • 発表論文等:1)Leuconostoc mesenteroides 由来のデキストラン合成酵素の構造と機能の解明, J. Appl. Glycosci., 47(1), 185-115(2000)
                      2) サイクロデキストラン合成酵素の活性上昇に関与する部位について,日本農芸化学会2000年度大会講演要旨集,p.42(2000)