高 CO₂ 親和性を示す紅藻 RuBisCO が有するラッチ構造のラン藻 RuBisCO への導入

抄録

リブロース 1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ（RuBisCO）はカルビンサイクルの鍵酵素で、カルボキシラーゼ反応とオキシゲナーゼ反応を同一活性部位で触媒する。オキシゲナーゼ反応に対するカルボキシラーゼ反応の比特異性は S_rel ( S_rel = Vmax(CO₂) Km(O₂) / Vmax(O₂) Km(CO₂) ) で示される。高 S_rel を示す RuBisCO の創成は植物の光合成効率改良につながると考えられ、期待されている。
好熱性原始紅藻 Galdieria partita の RuBisCO は地球上で最も高い S_rel を示し、高等植物の約3倍の 238 である。構造解析から、我々は Galdieria RuBisCO に高い S_rel に関与すると予想される構造を見出し、ラッチ構造と呼んでいる。ラッチ構造は RuBisCO の触媒 loop 上の Val332 の主鎖の酸素原子と Gln386 のアミノ基間に形成される水素結合で、植物やラン藻 RuBisCO には見られない。
本研究では S_rel とラッチ構造の関係を明らかにするため、変異導入により S_rel が非常に低い Synechococcus sp. PCC 7002 RuBisCO に Galdieria RuBisCO のラッチ構造を導入し、酵素学的解析を行った。その結果ラッチ導入 RuBisCO は野生型より高い S_rel を示す傾向が見られた。現在、変異 RuBisCO の詳細な解析を行っている。