温泉紅藻から触媒効率の高いクエン酸シンターゼを発見明治大学大学院農学研究科 西井麻貴・小山内崇准教授らの研究グループ

微細藻類の中でも、本研究で用いたシゾンは、イタリアの温泉から分離された紅藻で、pH 1ー3、40ー50℃の酸性温泉に生息します (図1)。
真核藻類としてはじめてゲノムが決定されており、細胞構造がシンプルなため、モデル光合成生物として細胞生物学の研究が盛んに行われてきました。一方、微細藻類のシアノバクテリア (光合成を行う細菌) で行われてきたような酵素の特徴を生化学的に解析した研究は少なく、代謝の仕組みの理解があまり進んでいません。
クエン酸回路は、エネルギーやアミノ酸生産に関わる、生物にとって重要な代謝経路です。クエン酸シンターゼ (CS) は、一般にクエン酸回路の律速酵素で、細菌から動物までほとんどの生物に存在し、アセチルCoAとオキサロ酢酸からクエン酸とCoAを生成するクエン酸回路の第一段階の反応を触媒します (図1)。シゾンのミトコンドリアには、クエン酸回路酵素が一式含まれていることが分かっています。シゾンのゲノムには4つのCS遺伝子がコードされていますが、CS4のみミトコンドリアに局在することが確認されています。シゾンでは、CSを含むクエン酸回路酵素の局在や遺伝子発現に関する研究は行われていますが、クエン酸回路酵素の生化学的な特徴に関する知見は、シアノバクテリアと比べて乏しいです。