ワンヘルスサイエンティスト Vol 4, 3; Aug 5, 2023
高度好熱菌が生産する特異的ポリアミンの生合成解明
小林 照幸、福井 貴史、照井 祐介
千葉科学大学 薬学部
ポリアミンは、ほぼ全ての生物に存在し、細胞の成長・増殖に必要不可欠な物質であり、ストレス耐性にも寄与していることが知られています。生命の祖先モデルとして広く研究されている高度好熱菌の一種であるThermus thermophilusは、ヒトが産生しない長鎖や分岐鎖ポリアミンといった特殊ポリアミンを産生します。私たちは、T. thermophilusにおける特殊ポリアミンの同定、及びポリアミン生合成の律速酵素を同定し、特殊ポリアミンはヒトが持つポリアミンより核酸（DNAやRNA）に対する保護効果が高いことを明らかにしました1,2,3)。
最近、ポリアミンがpHストレス時の生存に有効であること、細胞内のポリアミンの組成は温度だけでなくpHによっても変化することを見出しました4)。また、アミノ酸の代謝に関わるアルギナーゼと呼ばれる酵素が、ポリアミンの合成においても重要な役割を果たしていることを特定しました5)。
これらの結果は、難培養である腸内細菌における代謝系の解明にもつながり、腸内細菌叢が関与する疾患の治療や予防、生活習慣の改善等への応用が期待されます。
【参考文献】
1. Sakamoto, A., Tamakoshi, M., Moriya, T., Oshima, T., Takao, K., Sugita,
Y., Furuchi, T., Niitsu, M., Uemura, T., Igarashi, K., Kashiwagi, K., Terui,
Y.: Polyamines produced by an extreme thermophile are essential for cell growth
at high temperature. J. Biochem., 172(2), 109–115. (2022)
2. Terui, Y., Yoshida, T., Sakamoto, A., Saito, D., Oshima, T., Kawazoe, M., Yokoyama, S., Igarashi, K., Kashiwagi, K.: Polyamines protect nucleic acids against depurination. Int. J. Biochem. Cell Biol., 99. 147-153. (2018)
3. Terui Y., Ohnuma, M., Hiraga, K., Kawashima, E., Oshima T.: Stabilization of nucleic acids by unusual polyamines produced by an extreme
thermophile, Thermus thermophilus. Biochem J., 388(2), 427-33. (2005)
4. Kobayashi, T., Sakamoto, A., Kashiwagi, K., Igarashi, K., Moriya, T.,
Oshima, T., Terui, Y.: Alkaline Stress Causes Changes in Polyamine Biosynthesis in Thermus thermophilus. Int. J. Mol. Sci., 23(21), 13523. (2022)
5. Kobayashi, T., Sakamoto, A., Kashiwagi, K., Igarashi, K., Takao, K.,
Uemura, T., Moriya, T., Oshima, T., Terui, Y.: Putrescine Biosynthesis from Agmatine by Arginase (TtARG) in Thermus thermophilus. J. Biochem., 174(1), 81-88. (2023)
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