酵素のメタゲノムスクリーニング

酵素のメタゲノムスクリーニングについて

酵素探索において、メタゲノミクスは環境由来DNA配列をハイスループットに解析することを可能にします。ゲノムデータベースを活用することで、試料中に存在する種情報および酵素活性に関する情報を探索できます。培養不能微生物についても、メタゲノミクスでは培養を必要としないため、これまで未同定であった新規酵素の膨大なリザーバーを探索できる可能性が開かれます。例えば、既知の活性を有しつつも稀な特性を示す酵素、あるいは特定基質に対する活性が未知の酵素などが挙げられます。メタゲノミクスは、土壌や海洋環境など多様な天然由来ソースから新規酵素を探索する手法として成功裏に活用されてきました。代表例として、土壌メタゲノムからα-キシロシダーゼがスクリーニングされ、同定および特性解析が行われました。本研究では、まず土壌試料からメタゲノムDNAを抽出し、メタゲノムライブラリーを構築してE. coliに形質転換した後、活性スクリーニングを実施しました。別の例として、天然由来から採取した真菌株より二次代謝産物生合成に関与する遺伝子が同定されました。ゲノムDNAシーケンシングの支援のもと、当該遺伝子を標的として遺伝子欠失または破壊を行い、標的化合物産生の消失を検出しました。標的遺伝子クラスターは、異種発現により検証および特性解析されました。

Creative Enzymesは、酵素関連ソリューションに特化したリーディングカンパニーです。当社は、世界中のお客様に対し、革新的な酵素製品およびサービスの提供にコミットしています。メタゲノムスクリーニング分野においては、高度な技術と専門知見を活用し、独自機能を有し幅広い用途への応用可能性を備えた新規酵素の探索・開発を推進しています。

サービスプロセス

1. サンプル採取および前処理

スクリーニングに適したサンプルを採取いただけるよう、専門的なガイダンスおよびサポートを提供します。サンプルは、陸域、水域、寄生環境、人工環境、その他の特殊環境など、さまざまな微生物環境に由来するものが対象となります。

2. DNA抽出およびライブラリー構築

先進的なDNA抽出技術を用い、直接法および間接法によりサンプル中の微生物群集の総DNAを抽出します。続いて、抽出したゲノムDNAを適切なベクターにライゲーションし、宿主細菌へ形質転換することで、後続のスクリーニング解析に供するマクロゲノムライブラリーを構築します。

3. 酵素スクリーニング

新規バイオ触媒のメタゲノムマイニングには、活性ベーススクリーニングおよび配列ベーススクリーニングが含まれます。

• 配列ベーススクリーニング（外来宿主における組換え遺伝子発現に依存しない）
  既知の機能遺伝子に対する配列プローブまたはPCRプライマーを設計し、標的遺伝子の保存領域のDNA配列に基づくハイブリダイゼーションまたはPCR増幅スクリーニングにより標的遺伝子を取得します。その後、標的遺伝子を異種発現させ、生物学的に活性な代謝産物を得ます。
• 機能ベーススクリーニング（既知の配列情報に依存しない）
  選択培地上でライブラリー中の標的クローンが示す表現型に基づき、直接スクリーニングを実施します。

4. 分子学的および生化学的特性解析

シーケンシングにより、ORF、触媒活性、基質特異性、耐性などの各種特性を評価します。

当社サービスが選ばれる理由

• 先端技術：高度なマクロゲノミクス技術と豊富な酵素スクリーニング経験により、高品質かつ高効率なサービスを提供します。
• 多様なリソース：多様な環境由来サンプルを対象にスクリーニングを実施し、多様な酵素リソースを取得することで、研究および応用における選択肢を拡充します。
• 個別カスタマイズ：プロジェクトのニーズおよび目標に応じて個別の実験計画・戦略を策定し、最適なスクリーニング結果の達成を支援します。
• 専門チーム：酵素スクリーニングおよび分子生物学に精通した経験豊富なサイエンティストが、包括的な技術サポートとソリューションを提供します。
• 機密保持と信頼性：お客様の機密保持要件を厳格に遵守し、データの安全性および信頼性を確保します。

当社は、多様な環境サンプルから特定の触媒活性および機能を有する新規酵素の発見を目的とした、酵素メタゲノムスクリーニングサービスを提供しています。酵素メタゲノムスクリーニングサービス、またはその他の酵素関連ニーズにご関心がございましたら、カスタマーサービスチームまでお問い合わせください。研究および応用に向けて、優れたサポートとサービスを提供できるよう、皆様との協業を心よりお待ちしております。

図1 メタゲノムライブラリーの構築およびスクリーニング。
（Microbiology and Molecular Biology Reviews 2004）