一般的な全核酸塩基を高効率にリン酸化する万能酵素を発見~太古のエネルギー源からメッセンジャーRNAを安価に創る手法の開発~

ad

2026-01-22 東京科学大学

東京科学大学の研究チームは、太古のエネルギー源とされるポリリン酸を用い、8種類の一般的な核酸塩基を約70%の高効率でヌクレオシド三リン酸(NTP)へ変換できる万能酵素を発見した。Mangrovibacterium marinum由来のポリリン酸キナーゼ2(MAN)は、幅広い基質特異性を示し、従来6種類の酵素と高価なリン酸供与体を必要としていた反応を、単一酵素かつ低コストで実現する。さらに、安価に合成したNTPをそのまま用い、ワンポットでメッセンジャーRNAを合成できることも実証した。本成果は、原始代謝の理解を深めると同時に、RNAワクチン原料などの低コスト生産を可能にする新しいバイオものづくり技術として期待される。成果はNature Communications誌に掲載された。

一般的な全核酸塩基を高効率にリン酸化する万能酵素を発見~太古のエネルギー源からメッセンジャーRNAを安価に創る手法の開発~
図1. MANによる酵素反応後の生成物。
(A)ポリリン酸と、8種のNMPまたはNDPを基質とし、37℃で反応させた後の生成物の内訳。いずれの基質も、約70%はNTPに変換された。
(B)アデノシン一リン酸を基質とし、55℃で反応させた後の生成物のクロマトグラム。各ピークは、リン酸基の数が1つずつ異なるアデノシンポリリン酸に対応する。AP30は、リン酸が30分子結合した分子を指す。

<関連情報>

ユニバーサルポリリン酸キナーゼがin vitro転写を促進する A universal polyphosphate kinase powers in vitro transcription

Ryusei Matsumoto,Takayoshi Watanabe,Eishin Yamazaki,Ako Kagawa,Liam M. Longo & Tomoaki Matsuura
Nature Communications  Published:08 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-68012-9

We are providing an unedited version of this manuscript to give early access to its findings. Before final publication, the manuscript will undergo further editing. Please note there may be errors present which affect the content, and all legal disclaimers apply.

Abstract

Polyphosphate kinases (PPKs) catalyze phosphoryl transfer between polyphosphates and nucleotides. Polyphosphates are a cost-effective source of phosphorylating power, making PPKs attractive enzymes for nucleotide production. However, at present, applications that require the simultaneous utilization of diverse nucleotides are not possible due to the restricted substrate profiles of PPKs. Here, we present a universal PPK capable of efficiently phosphorylating all eight common ribonucleotides (purines and pyrimidines, monophosphates and diphosphates) to triphosphates. Under optimal conditions, ~70% triphosphate conversion was observed for each substrate. To demonstrate the biotechnological potential of a universal PPK, we developed a one-pot assay for PPK-powered in vitro transcription. Primitive biology likely relied on enzyme promiscuity to support nascent metabolism with a compact proteome. This work highlights how applying the same principle to synthetic biology can facilitate the construction of complex in vitro reaction systems.

生物工学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました