ステビアレバウディオシドDの高収率を達成するための反応条件の最適化
2023年9月15日
高糖質の食事は、肥満、糖尿病、心血管疾患、高血圧など、さまざまな慢性疾患の有病率の上昇につながり、世界的な公衆衛生上の重大な懸念を引き起こしています。ステビアレバウディオシドD(Reb D)は、植物由来の天然甘味料で、カロリーゼロ、強烈な甘味、心地よい味のプロファイルにより、砂糖代替品として大きな注目を集めています。 しかし、ステビア・レバウディアナ・ベルトーニにおけるその存在の限界と、植物由来の糖転移酵素の低溶解度と酵素活性に関連する課題は、その広範な商業的応用を妨げています。これらの問題に対応して、枯草菌168に由来するYojKと呼ばれる新しい糖転移酵素が発見されました。本研究では、高い溶解性と触媒効率を特徴とする遺伝子改変細菌性糖転移酵素YojK-I241T/G327Nを導入し、Reb Dの工業的生産に大きな可能性を秘めています。
YojK-I241T/G327NとAtSuSy酵素のカスケード反応を用いた高効率なレバウディオシドD生産法の開発
植物由来の糖転移酵素の溶解度が低いという問題に対処するために、研究者らは枯草菌168由来のO-グリコシル転移酵素であるYojKを使用する可能性を調査しました。YojKが選ばれたのは、高分子を含むさまざまな基質でグリコシル化活性が実証されているためです。組換え発現と精製に成功した後、YojKはReb Aをグリコシル化するために使用され、ステビアReb Dの産生が行われました。その結果、本研究は、YojKの触媒活性を高めるための構造誘導工学の必要性を示唆しています。(図1を参照)
図 1
レバウディオシドDの高収率を達成するための反応条件の最適化。
pH、温度、基質濃度などの反応条件を最適化することで、Srevia Reb Dを高収率で得ることができます。この研究では、分子動力学シミュレーションを用いて、YojK-I241T/G327N変異体がReb Dグリコシル化をどのように促進するかを調べました。このバリアントは、野生型とは異なり、シミュレーション中にReb AとH14の間で安定した水素結合を維持しました(図2を参照)。この安定性は、Reb AのO2原子とUDPGのC1Pの間の距離にも及んだ。YojK-I241T/G327N変異体の触媒効率の向上は、これらの安定した相互作用に起因しており、その実用化の可能性を示唆しています。
図 2
図 3
