植物科学：植物の神経活性アルカロイドの生合成における炭酸脱水酵素様酵素

植物は、動物の神経伝達物質によく似たアルカロイドを膨大な数合成する。アルカロイドの構造の多様性は、独特な炭素骨格の生成とその後の調整によって達成されるが、多くの神経活性アルカロイドは、生合成経路や触媒となる酵素が知られていない骨格クラスに属している。今回我々は、神経活性を持つリコポジウムアルカロイドを産生する植物において、高度に協調的な組織特異的遺伝子発現を調べることにより、アルカロイドの生合成を行う予想外の酵素クラスとして、新機能を獲得したα炭酸脱水酵素（CAH）を特定した。そして、リコポジウムアルカロイドの主要前駆体に至る生合成経路には、マンニッヒ反応に似た立体特異的な縮合反応とその後の二環式骨格の形成を触媒する3種類のCAH様（CAL）タンパク質が必要であることを示す。また、フペルジンAのアセチルコリンエステラーゼ阻害活性を最適化する、一連の骨格調整段階も明らかにする。これらの知見は、CAH様酵素が特殊化した代謝に幅広く関与していることを示唆し、一連の骨格調整が神経学的なタンパク質標的に対する効果を促進し得る仕組みを明らかにしている。

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