糖質関連酵素の革新的利用

摘要

有史以前から人類は微生物を積極旳に利用し，酒，パン， チーズ，ョーグル卜などの発酵食品を製造しており，酵素の 存在を認識する以前から酵素を積極的に活用してきた.近代 社会においても，酵素の精緻かつ多彩な物質変換機能を利用 する酵素利用技術は，新規食品素材や有用物質の効率生産の ためには必要不可欠であり，特性の優れた酵素の検索、改良 がたゆまなく実施されている.バイオテクノロジーが進歩し たとはいえ，ようやくタンパク質の人工設計（デノボデザィ ン）が可能となり始めたところであり，活性を有する酵素を デノボデザインするにはほど遠く，アミノ酸配列から酵素の 特性を評価する技術も構築されていない.そのため，天然酵 素，天然酵素を一部改変した酵素，天然酵素を摸した酵素か ら，最終的にはスクリーニングによって所望する酵素を選抜 する必要がある.微生物の単離を経ずに，土壌に残存する遺 伝子から酵素をスクリーニングすることも可能となったが， 自然界の酵素にはおのずと限界もあり，新たな手法を検討した.40億年にわたる生物の進化は，とりもなおさずタンパ ク質（酵素）の進化であり，その手法は2つに大別できる. 第1の手法は遺伝子上の1塩基の変化に起因するものであり， タンパク質を構成するアミノ酸1残基が変化する.第2の手法はェキソンシャッフリングなどの邇伝子の相同組換えに起 因するものであり，タンパク質を構成するアミノ酸配列が大 幅に変化する.環境に適応した生命体を維持、調節するため に，両者の手法が繰り返されタンパク質は進化してきた.第2の手法はアミノ酸配列が大きく変化し酵素特性にち大きな 変化をもたらすが，生物にとって致死的となる場合も多い. また，種の壁を超えることはできないことから，高頻繁には 生じなかったと推察される.そこで，第1の手法としてラン ダムシャツフリングの事例，第2の手法として2件のキメラ 酵素構築の事例を紹介する.