メタノールを効率よくエネルギー変换する酵素の立体构造を解明
カーボンニュートラル社会の実现に向けて、メタノールの効率的な资源化が注目されています。本研究では、より効率的なメタノール利用の键を探るため、メタノールで成长する酵母 Ogataea methanolica注1） におけるアルコールオキシダーゼ（础翱顿）注2）という酵素に着目し、その构造と机能の违いをクライオ电子顕微镜注3）を用いて明らかにしました。础翱顿には复数の种类があり、细胞のエネルギー代谢の出発点となる、メタノールをホルムアルデヒドへと変换する反応においては、それぞれ异なる働きをすることで円滑なメタノール代谢を実现していることが知られていましたが、そのような性质の违いが生じる理由はこれまで明らかではありませんでした。
本研究では、各础翱顿の立体构造を详细に比较しました。その结果、全体の构造は类似しているものの、酵素の働きを助ける补酵素の结合様式や、周囲のアミノ酸配置に违いがあることが分かりました。これらの违いが酵素の安定性や电子伝达効率に影响し、结果として酵素活性の差异を生み出している可能性が示唆されました。さらに、タンパク质外周の构造の违いが、酵素活性の安定化に関与していることも明らかになりました。これらの知见から、わずかな构造差が酵素机能に大きな影响を与えることが示されました。この成果は、酵素の分子机构の理解を深めるとともに、高効率な酵素设计や、微生物や酵素を利用したバイオプロセス开発につながると期待されます。
本研究成果は、現地時間2026年4月18日にMicrobial Biotechnology誌のオンライン版で発表されました。
惭辞诲1辫および惭辞诲2辫の立体构造比较
研究代表者
- 筑波大学 計算科学研究センター 谷 一寿 教授
- 岐阜大学 応用生物科学部 中川 智行 教授
- 理化学研究所 放射光科学研究センター／東北大学 多元物質科学研究所 米倉 功治 グループディレクター／教授
详しい研究内容について
论文情报
- 雑誌名：Microbial Biotechnology
- 论文名：Cryo-EM structures of alcohol oxidase isozymes reveal structural determinants of cofactor variation and enzymatic activity in Ogataea methanolica
- 着 者： Hao-Liang Cai, Atsuhiro Shimada, Tasuku Hamaguchi, Akira Mizoguchi, Koji Yonekura, Kyohei Tsuchiyama, Masaya Shimada, Akio Ebihara, Kazutoshi Tani, Tomoyuki Nakagawa
- 顿翱滨：
用语解説
- 注1）メチロトローフ酵母 Ogataea methanolica
メタノールなどの炭素数が1つの化合物（颁1化合物）を唯一の炭素源およびエネルギー源として利用し、増殖できる酵母。工业用酵素や医薬品の製造に広く利用されている。 - 注2）アルコールオキシダーゼ（础翱顿）
アルコールを酸化してアルデヒドと过酸化水素を生成する酵素。特にメタノールを基质として酸化する性质を持ち、主に微生物におけるメタノール代谢において重要な役割を果たしている。 - 注3）クライオ电子顕微镜
生体高分子の立体构造を解析する手法の一つ。タンパク质などの试料を急速冻结して観察することで、结晶化することなく、アミノ酸や原子の位置を明らかにできる。
