筑波大学大学院理工情報生命学術院

新規アミノ酸生合成経路の同定を通じた基幹代謝進化の解明

　　持続的な生命圏の確立には、CO2やCOから有機物を作ることができる独立栄養性生物、そしてそれを可能にする炭酸固定経路の誕生が不可欠であったはずです。しかし、初期生命の炭酸固定経路の姿には未だ特定されていません。近年、炭酸固定経路とアミノ酸の生合成経路は密接な関係があることが分かってきました。しかし、現存生物のアミノ酸生合成経路には多様性があり、未だその生合成経路が不明な生物も多いです。そこで当研究室ではアミノ酸の未知の生合成経路・酵素を同定するとともに、アミノ酸生合成経路と炭酸固定経路の包括的理解を通じて基幹代謝経路の進化の道筋を明らかにしようとしています。

生化学と触媒化学の融合による酵素最適化因子の特定

　同じ反応を触媒する酵素であっても、どの配列・生物に由来するものかによって性質が異なります。これは適応進化によるものと推定されますが、その選択圧は多くの場合不明です。当研究室では、酵素が何を目指して現在のような進化を遂げたのか、その最適化因子を解明しようとしています。

　我々のアプローチのユニークな点は、酵素タンパク質の比較および進化に関する考察に、物理化学パラメータの比較を取り入れる点です。本手法は、遺伝子もしくはアミノ酸配列の比較やタンパク質の立体構造の比較といった既存の方法では比較できない起源を異にする機能ホモログ間の比較にも使えるため、酵素の多様性や進化に合理的説明を与える新たなツールとなることが期待されます。