研究の目的
天然リン脂質の一種であるホスファチジルイノシトール(PI)には抗肥満・抗高脂血症・コレステロール低減等、有用な生理機能が認められており、機能性食品としての利用が期待されている。しかし、植物レシチン等の天然成分からPIを抽出・精製するためには毒性の溶媒を多量に必要とする等の問題があり、これまでPIを食品素材として製造する有効な方法はなかった。そこで本研究では、PI合成活性を持たない既存の放線菌ホスホリパーゼD(PLD)を蛋白工学的に改変して同合成活性を有する実用的な改良型酵素を開発し、それを用いてPIおよびその誘導体であるイノシトールリン酸(IP)を製造するための基礎研究を行う。
研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)
- リン脂質変換酵素の機能改変と大量調製法の確立
- 改変酵素を用いたイノシトールリン脂質およびイノシトールリン酸の合成
(◎岩崎雄吾/国立大学法人名古屋大学大学院生命農学研究科)
研究の内容及び主要成果
- PI合成活性を持たない放線菌PLDを蛋白工学的に改変し、同合成活性を付与する事に成功した。さらに改変酵素の位置特異性を詳細に解析し、特定の異性体を選択的に生成する改変PLDの開発に成功した。
- 組換え放線菌発現系を用いて改変酵素の大量発現に成功した。
- 改変PLDの立体構造を決定し、改変酵素のPI合成能をその構造から説明することが出来た。
- 大豆レシチンとmyo-イノシトールから有毒な有機溶媒を用いない方法で、高効率なPI合成に成功した。
- 改変PLDとPI-PLCを共役させ、イノシトールリン酸のワンポット合成に成功した。
見込まれる波及効果
製造されたPIやIPは、機能性食品素材としての利用が期待できる。また、原料となる大豆レシチンやイノシトールは農産物の加工の際の副生物として得られるから、本研究は食品分野における副生物の有効利用に寄与するものである。さらに、この課題の中で開発したPI異性体分析法はリン脂質製剤の品質管理、脂質化学分野における生化学分析などにも応用できる。
主な発表論文
- Masayama A., et al.: Streptomyces phospholipase D mutants with altered substrate specificity capable of phosphatidylinositol synthesis. ChemBioChem, 9, 974-981 (2008).
- Masayama A., et al.: Isolation of phospholipase D mutants having phosphatidylinositol-synthesizing activity with positional specificity on myo-inositol. ChemBioChem, 10, 559-564 (2009).
研究のイメージ
