Letter 生化学：好酸性好熱性古細菌による二硫化炭素変換のための新しい酵素の進化 2011年10月20日 Nature 478, 7369 doi: 10.1038/nature10464 極端な環境を好む生物は、その風変わりな代謝を支える特殊な酵素を必要とする。火山の硫気孔の泥池に生息する好酸性好熱性古細菌は、硫化水素（H2S）や二硫化炭素（CS2）のような還元型イオウ化合物からエネルギーを得ている。これらの化合物を硫酸へと酸化することによって、硫気孔の特徴となる極端な酸性環境が生じる。高度好熱性のAcidianus菌株A1-3は、ソルファタラ火山（イタリア、ナポリ）にある火山の噴気を利用する古代のサウナ風呂の建物で単離され、CS2をH2Sと二酸化炭素（CO2）へと速やかに変換するが、その作用様式とそれにかかわる酵素の進化については、全く知られていない。本論文では、Acidianus菌A1-3株由来のCS2ヒドロラーゼの構造、推定される作用機構および進化について述べる。この酵素の単量体は、典型的なβ-炭酸脱水酵素型の折りたたみと活性部位を持つが、CO2は基質とならない。カルボキシ末端、アミノ末端に大きな腕構造があるために、風変わりな16量体のカテナンオリゴマーが進化してきた。このような構造が生じた結果、標準的なβ-炭酸脱水酵素に見られる活性部位への入り口がふさがれて、長さ15 Åの非常に疎水性の高いトンネル1本が形成され、これが特異性フィルターとして機能して、酵素の基質特異性を疎水性のCS2へと限定している。CS2ヒドロラーゼをコードする遺伝子の周辺にはトランスポゾン配列があり、進化におけるこの遺伝子の獲得機構が、遺伝子水平伝播であることを示している。地球の炭素代謝に中心的な役割を果たす古代のβ-炭酸脱水酵素から、分岐進化によってCS2代謝における重要な酵素が生じた仕組みが、これらの結果から明らかになった。 Full Text PDF 目次へ戻る
