真核生物における嫌気的ATP合成経路の多様性と進化

真核生物厌氧ATP合成途径的多样性与进化

基本信息

批准号：
22K06368
负责人：
橋本哲男
金额：
$ 2.58万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

リコンビナントAcetyl-CoA synthetase (ACS) について、ATP合成方向の活性を、自由生活種のAduncisulcus paluster, Kipferlia bialataおよび寄生種のGiardia intestinalisの3生物種間で比較解析した。基質であるAcetyl-CoAおよびADPに関し、ADPの濃度を一定にしてAcetyl-CoAの濃度を0.01mM, 0.03mM, 0.05mM, 0.08mM, 0.13mM, 0.20mM, 0.30mM, 0.40mM, 0.50mMと変化させ、反応によって遊離するCoAの濃度を測定したところ、3生物種ともにATP合成活性のあることが明らかになった。Giardiaについては先行研究と同等の活性のあることが再現でき、自由生活2生物種についても、リコンビナントタンパク質の発現に用いた配列が確かにACSをコードしていることを確認できた。Vmax値を用いて3生物種間で活性を比較すると、AduncisulcusやKiperliaに比べてGiardiaのそれが明らかに低く、KM値についてもGiadiaの方が低い値となった。このことから酵素の最大能力という点では自由生活種の酵素方が高く、酵素の基質への親和性という意味では寄生種の方が優れているということが示唆された。寄生虫化によってATP合成量を高く保つ必要性がなくなり、機能的制約が緩んで酵素の最大能力の低下につながったとの可能性が考えられた。一方、取得したAduncisulcus palusterのゲノム配列データのアセンブルとアノテーションを行ってゲノムの概要を明らかにし、ドラフトゲノムの配列として登録し、Microbiol Resource Announcement誌に短報として公表した。

重组乙酰辅酶A合成酶（ACS）的ATP合成活性在三个物种之间进行了比较：自由生活物种Aduncisulcus paluster和Kipferlia bialata，以及寄生物种肠贾第鞭毛虫。对于底物乙酰辅酶A和ADP，在保持ADP浓度恒定的情况下，乙酰辅酶A浓度为0.01mM、0.03mM、0.05mM、0.08mM、0.13mM、0.20mM、0.30mM、0.40mM，当我们将浓度改为0.50mM并测量反应释放的CoA浓度时，发现所有三种物种都具有ATP合成活性。对于贾第鞭毛虫，我们能够重现与之前研究中相同的活性，并证实用于在这两个自由生活物种中表达重组蛋白的序列确实编码 ACS。当使用Vmax值比较三个物种之间的活性时，贾第鞭毛虫的活性明显低于Aduncisulcus和Kiperlia，并且Giadia的KM值也较低。这表明自由生活物种具有更高的最大酶容量，而寄生物种对酶底物具有更好的亲和力。寄生可能消除了维持高 ATP 合成的需要，放松了功能限制并降低了酶的最大能力。同时，我们对获得的Aduncisulcus paluster基因组序列数据进行了组装和注释，以明确基因组轮廓，将其注册为基因组序列草稿，并在微生物资源公告中以简短报告的形式发表。