アルファ/ベータ・バレル・スカフォールドを用いた新しい触媒活動の方向化された進化
M M Altamirano1, J M Blackburn, C Aguayo
1Cambridge Centre for Protein Engineering, and Cambridge University Chemical Laboratory, MRC Centre, UK.
Nature
|February 25, 2000
まとめ
科学者たちは,共通のタンパク質構造であるアルファ/ベータ・バレル・スカフォードを用いて新しい酵素を発達させた. この誘導進化アプローチにより,特異性が向上した新種のフォスフォリボシランタニラートイソメラーゼが生み出され,新しい生物触媒の道が開けられた.
科学分野:
- バイオカタリシスと酵素工学
- プロテイン・スカフォールドの進化
- 酵素の指向的な進化
背景:
- 酵素は生物学的システムにおける重要な生物触媒ですが,産業用アプリケーションでは,機能に合わせた新しい酵素が必要です.
- 酵素の進化は,新しい触媒的活動を獲得するために,既存のタンパク質の支架をしばしば再利用します.
- アルファ/ベータ・バレルは,一般的なタンパク質の折りたたみであり,多用途の支架としての可能性を示唆しています.
研究 の 目的:
- 既存のタンパク質の構造に新しい触媒機能を組み込むことで,自然の酵素の進化を模倣する.
- インドル-3-グリセロール-リン酸塩合成酵素アルファ/ベータ・バレル・スキャフォールドを用いて,フォスフォリボシラントラーニラートイソメラーゼ活性化を進化させる.
- 共通のタンパク質の折りたたみから新しい生物触媒を作り出すための誘導進化の実現可能性を実証する.
主な方法:
- アルファ/ベータ・バレル・スキャフォルド内のイソメラーゼ触媒テンプレートと,フォスフォリボシランタニラートの結合部位を組み合わせた.
- 触媒模板を標的とした in vitro 変異性および再結合を用いる.
- 進化した酵素を特定し,隔離するために in vivo 選択を用いる.
主要な成果:
- インドル-3-グリセロール-ホスファート合成酵素の支架から, fosforibosylanthranilateイソメラーゼ活性を持つ新しい酵素を成功裏に進化させた.
- エンジニアリングされた酵素は,天然の酵素に匹敵する触媒特性を示した.
- 新しい酵素は,天然の同位体よりもさらに高い特異性定数を示した.
結論:
- アルファ/ベータ・バレル・スカフォードは,新しいバイオカタリストの方向的な進化のための有望なプラットフォームです.
- この研究は,共通のタンパク質の折り畳みを用いて,酵素機能の成功的な異なる進化を示しています.
- この発見は,新しい酵素活性を生み出すために,既存のタンパク質・スキャファッドを再利用する戦略を裏付けている.
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