酵素工学
オープンアクセス

概要

フコシル化HMOの合成のためのα-L-トランスフコシダーゼの設計

ドラ・モルナール・ガボール

ヒトミルクオリゴ糖（HMO）は、母乳で育つ乳児にさまざまな利点をもたらすことが知られています。そのため、HMOの自然な多様性を模倣したHMOの合成に対する関心が高まっています。ほとんどのHMOはフコシル化オリゴ糖です。α-L-フコシダーゼは、グルカンの非還元末端からのα-L-フコースの加水分解を触媒します。これらは、グリコシド加水分解酵素GH29およびGH95ファミリーに分類されます。GH29ファミリーのフコシダーゼは、典型的な保持メカニズムを示し、トランスフコシダーゼ活性の候補として適しています。私たちは最近、GH29ファミリーのThermotoga maritima由来のα-L-フコシダーゼ（TmαFuc）が、指向性進化によって効率的なトランスフコシダーゼに進化できることを実証しました（Osanjo et al. 2007）。本研究では、常在細菌 Bifidobacterium longum subsp. infantis (BiAfcB、Blon_2336) 由来の α-L-フコシダーゼから出発して、α-L-トランスフコシダーゼを設計するための半合理的アプローチを開発しました。酵素変異体（L321P-BiAfcB および F34I/L321P-BiAfcB）により効率的なフコシル化が得られ、ラクトジフコテトラオース、ラクト-N-フコペンタオース II、ラクト-N-フコペンタオース III、ラクト-N-ジフコヘキサオース I の in vitro 合成が可能になりました。酵素は、フコシル化パララクト-N-ネオヘキサオース（Fp-LNnH）やモノまたはジフコシル化ラクト-N-ネオヘキサオース（F-LNnH-I、F-LNnH-II、DF-LNnH）などのより複雑な HMO も生成しました。これら 2 つの位置での変異によって酵素の全体的な活性が大幅に低下することはなかったことは注目に値します。このため、これらの変異体は大規模なトランスフコシル化反応の興味深い候補となります。この研究は、フコシル化 HMO の大部分を合成する効率的な酵素法を初めて提供します。