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有向進化を利用して、細菌のアルデヒドデカルボニル化酵素の新規C末端デグロンを同定した
A novel C-terminal degron identified in bacterial aldehyde decarbonylases using directed evolution.
PMID: 32612677 PMCID: PMC7325246. DOI: 10.1186/s13068-020-01753-5.
抄録
背景:
アシルアルデヒドをアルカンに変換するアルデヒドデカルボニラーゼ（AD）は、再生可能な原料からアルカンを生産するための有望なソリューションを提供しています。しかし、アルデヒド脱カルボニラーゼは不安定であるため、その応用は難しいとされている。そこで、本研究では、ADの分解機構を解明し、高安定性化を目指した研究を行っています。
Background: Aldehyde decarbonylases (ADs), which convert acyl aldehydes into alkanes, supply promising solution for producing alkanes from renewable feedstock. However the instability of ADs impedes their further application. Therefore, the current study aimed to investigate the degradation mechanism of ADs and engineer it towards high stability.
結果:
本研究では、ミスが起こりやすいPCRベースの指向進化システムを用いて、海洋シアノバクテリウム由来のADの分解タグ（degron）を発見したことを報告する。バイオインフォマティクス解析の結果、このC末端デグロンは細菌のADに共通して存在することが明らかになり、ADデグロン（ADcon）を代表する保存されたC末端モチーフRMSAYGLAAAを同定した。さらに、ADcon の分解には ATP 依存性プロテアーゼ ClpAP と Lon が関与していることを明らかにしました。また、デグロンモチーフの欠失や修飾により、生体内でのアルカン産生が増加することを明らかにした。
Results: Here, we describe the discovery of a degradation tag (degron) in the AD from marine cyanobacterium using error-prone PCR-based directed evolution system. Bioinformatic analysis revealed that this C-terminal degron is common in bacterial ADs and identified a conserved C-terminal motif, RMSAYGLAAA, representing the AD degron (ADcon). Furthermore, we demonstrated that the ATP-dependent proteases ClpAP and Lon are involved in the degradation of AD-tagged proteins in , thereby limiting alkane production. Deletion or modification of the degron motif increased alkane production in vivo.
おわりに:
本研究では、バクテリアのADに新規なデグロンが存在し、その不安定性の原因となっていることを明らかにした。生体内実験により、デグロンを除去または改変することでADを安定化させ、より高いアルカン量体を生成できることが証明された。
Conclusion: This work revealed the presence of a novel degron in bacterial ADs responsible for its instability. The in vivo experiments proved eliminating or modifying the degron could stabilize AD, thereby producing higher titers of alkanes.
© The Author(s) 2020.