酵素の進化：古代DNAが寒冷適応を解明

生命に不可欠な酵素は、環境の温度に適応します。極限環境下で生育する好極限性生物は、独自の適応を持つ酵素を持っています。Protein Science誌（2025年2月19日）に掲載された研究では、ロイシン生合成に関与する酵素である3-イソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼ（IPMDH）を研究するために、祖先配列再構築（ASR）が使用されました。早稲田大学の赤沼聡教授のチームは、その進化を追跡するために11個の祖先IPMDH酵素を再構築しました。 この研究により、5番目と6番目の祖先酵素の間で25℃での触媒活性が大幅に増加したことが明らかになりました。部位特異的変異誘発により、活性部位から離れた、低温での活性を高める重要なアミノ酸置換が特定されました。分子動力学シミュレーションにより、6番目の祖先酵素（Anc06）が部分的に閉じたコンフォメーションを採用し、活性化エネルギーを削減できることが示されました。 この移行は、約25億〜21億年前の地球の酸化イベントの間に発生し、地球の寒冷化が酵素の適応を促進したことを示唆しています。ASRは、酵素の効率を高める突然変異を特定するのに役立ち、環境変化に対する生命の進化的な反応に関する洞察を提供します。これらの発見は、バイオテクノロジー、製薬、環境科学に応用できる可能性があります。