東京大学大学院 農学生命科学研究科 プレスリリース

バクテリアの一種である土壌放線菌から、テルペノイド化合物の増産を可能にする新しい鍵酵素を発見しました。この新規酵素は、メバロン酸経路とよばれるテルペノイド合成経路の初発反応を触媒してアセトアセチルコエンザイムＡを合成します。

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http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/biotec-res-ctr/saiboukinou/

アセトアセチルコエンザイムＡは、メバロン酸（注１）を経由するテルペノイド化合物（注２）の前駆物質です。また、アセトアセチルコエンザイムＡは、微生物の生産する生分解性プラスチックの原料となる３−ヒドロキシ酪酸の前駆物質でもあります。これまで、アセトアセチルコエンザイムＡは、生体内で、チオラーゼスーパーファミリー（注３）の代表的な酵素である「チオラーゼ」の触媒作用によってのみ、２分子のアセチルコエンザイムＡから新規合成されるとされてきました。この酵素反応は、平衡反応であり、アセトアセチルコエンザイムＡの分解方向に偏っていることから、アセトアセチルコエンザイムＡの合成には有利ではありません。したがって、生物機能を利用して、アセトアセチルコエンザイムＡを前駆物質とする有用物質を生産するためには、アセトアセチルコエンザイムＡの生産に有利な酵素がのぞまれます。このような状況下、我々は、土壌から単離された放線菌（注４）、ストレプトマイセスCL190株が、「チオラーゼ」に加えて、これまでに報告がなった酵素をも利用してアセトアセチルコエンザイムＡを合成することを見つけました。この新規酵素の遺伝子をストレプトマイセスCL190株からクローニングして大腸菌に導入し、大腸菌内で合成した酵素は、試験管内で、アセチルコエンザイムＡとマロニルコエンザイムＡを利用して、アセトアセチルコエンザイムＡを合成することが分かりました。

また、この新規酵素は、アセトアセチルコエンザイムＡの分解活性は示さないことも分かりました。次に、「アセトアセチルコエンザイムＡ合成酵素」と命名したこの新規酵素の遺伝子（nphT7）を、メバロン酸を合成するための遺伝子（nphT5とnphT6）とともに、別の放線菌に導入すると、nphT7を導入しなかったときと比べて、期待したように、約250%のメバロン酸の増産が観察されました。

これは、アセトアセチルコエンザイムＡ合成酵素遺伝子であるnphT7の導入により、菌体内でのアセトアセチルコエンザイムＡの合成量が増大して、結果として、メバロン酸の生産量が増大したと考えられます。この実験結果は、アセトアセチルコエンザイムＡを共通の前駆物質とする、３−ヒドロキシ酪酸（生分解性プラスチックの原料）や、有用なテルペノイド化合物である、カロテノイド（色素、抗酸化作用）、タキソール（抗癌作用）、アルテミシニン（抗マラリア剤）、コエンザイムQ10（抗酸化作用）の生物機能を利用した生産の増大につながる可能性があると考えています。

メバロン酸経路とよばれるテルペノイド化合物合成経路における重要な中間物質。東大農学部名誉教授、田村學造博士によって清酒中から発見され、1956年に報告された。ラクトン化によって生じるメバロノラクトンは保湿作用があるとされ、一部の化粧品に加えられている。

炭素5個からなるイソプレンとよばれる化学構造を構成単位とする一群の天然有機化合物の総称。カロテノイド（色素、抗酸化作用）、タキソール（抗癌作用）、アルテミシニン（抗マラリア作用）などが知られている。コエンザイムQ10も、その構造の一部に、イソプレン構造をもっている。

クライゼン縮合とよばれる反応によって炭素−炭素結合の形成を触媒する酵素の一群。その代表的な酵素として、メバロン酸経路の初発酵素であるチオラーゼが挙げられる。

最も形態分化の進んだ菌糸状のバクテリアの一種。おもに土壌菌として土壌中に広く分布。20世紀半ば以来、特に抗生物質生産菌として微生物工業において重要な位置を占めている。放線菌の一種であるストレプトマイセス　グリセウスから、結核に効くストレプトマイシンが発見されて以来、約2400種の抗生物質のうち、約2000種が放線菌によって生産されることが報告されている。