酵素は、熱い塩辛い海で機能するために動的構造を採用する

Anonim

紅海の暑く塩辛い深みに住む微生物にとって、人生は微妙な進化的バランスの取れた行為です。 これらの動物がDNAを複製するためには、高温と高塩濃度の両方に適応する酵素が必要です。これは、タンパク質の構造に相反する選択的圧力を課す2つの環境要因です。

KAUSTチームは現在、深海微生物からDNA合成酵素を特徴づけ、設計しています。このDNA合成酵素は、熱の適応には十分に剛性がありますが、塩に誘導される構造変化に対応するには十分柔軟です。 この発見は、進化が極限環境での生活に理想的なタンパク質の微調整方法を明らかにしています。 さらに、それらはバイオテクノロジーおよび生物医学研究のための実用的な応用を有することができる。

「これらの特性は、次世代のDNA配列決定技術にとって魅力的です」と研究を監督したKAUST教授のSamir Hamdan教授は述べています。 「これらの微生物由来のDNAプロセシング酵素のバイオテクノロジーの可能性を探ることに、今や大きな努力を払うことは絶対に価値がある」と語った。

Hamdan氏と彼の研究室は、紅海研究センターや計算バイオサイエンス研究センターを含む他のKAUSTグループの教員と生物学および物理学の研究部門と協力して、単細胞微生物からDNA合成ポリメラーゼ酵素を研究しましたサウジアラビアの海岸はブラインプールで塩分が4倍、平均海水が16倍も暑かった。 この研究の執筆者であるHamdanの研究者である高橋正栄氏は、「このポリメラーゼは熱安定性が最も高い耐塩性ポリメラーゼである」と述べている。

研究者は、タンパク質配列から酵素の構造をモデル化し、その物理的構成を調べるために生化学的および構造的分析を行った。 彼らは、酵素形状を与えたタンパク質の反対に荷電した領域間の多くの相互作用を同定した。 しかし、過剰に負に帯電した領域が豊富にあることで、酵素をある程度まで押し上げることができ、塩濃度の増加に対処するための構造的なダイナミズムが得られました。 この柔軟性とその後の塩誘導剛性は、なぜこのポリメラーゼ酵素がその種の他のほとんどのDNA合成酵素とは異なり、亜鉛イオンをヘルパー分子として使用する独特の能力を有するのかを説明することもできる。

KAUSTチームは、これらの洞察により、多くの生物学者が実験用にDNAを増幅するために既に使用しているポリメラーゼの塩耐性ハイブリッドバージョンを作製しました。 これらの遺伝子工学技術から集められた洞察は、バイオテクノロジー産業のための新しい試薬と方法につながる可能性がある、とTakahashiは述べています。

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