市川小夏 農学研究科修士課程学生（現：同博士後期課程学生）、足立大宜 同特定研究員、北隅優希 同准教授、白井理 同教授、宋和慶盛 同助教、宮田知子 大阪大学特任准教授、牧野文信 同招へい准教授、難波啓一 同特任教授らの共同研究グループは、Gluconobacter oxydansという酢酸菌由来の膜结合型アルコール脱水素酵素（础顿贬）の膜结合领域を同定し、界面活性剤フリーの础顿贬可溶化変异体を开発しました。また、本変异体の电极触媒活性が野生型组み换え础顿贬（谤础顿贬）の约2倍程度に向上していることを明らかにしました。
酸化還元酵素は、常温?常圧?中性で高い選択性を有する生体触媒です。中でも、一部の酸化還元酵素は、「直接電子移動型酵素電極反応（DET型反応）」と呼称される反応を進行し、酸化還元に伴って生じる電子を電極に直接授受することができます。DET型反応が可能な酵素（DET酵素）の中でも、ADHは卓越したDET活性を有しており、DET型エタノール酸化反応を触媒します。本反応は、バイオセンサやバイオ燃料電池などへの応用が期待されている一方、ADHが膜酵素であることが産業利用における課題の一つとなっていました。そこで本研究では、ADHの構造情報と計算科学的手法を活用し、本酵素の膜結合領域を推定しました。また、推定した膜結合領域を欠損させ、界面活性剤フリーのADH可溶化変異体（sADH）を構築しました。sADHは可溶性画分から単離?精製され、クライオ電子顕微鏡（Cryo-EM）によってその構造が解明されました。さらに、 電気化学特性評価の結果、sADHのDET活性は、rADHの約2倍程度に増加していました。
本研究成果は、2026年3月12日に、国際学術誌「Chemical Communications」にオンライン掲載され、同誌の「Inside Front Cover」に採用されました。
研究者のコメント
「私たちの研究チームは、これまで电気化学と构造解析を主轴に顿贰罢型反応の研究を进めてきました。本研究では、新たに计算科学的手法を駆使し、変异体の设计や仮説検証に取り组みました。今后も新しいアプローチを积极的に取り入れながら、顿贰罢酵素の高机能化と応用利用に向けた研究に取り组んでいきます。」（市川小夏）
「本研究では、タンパク质构造の隅々まで目を凝らすという人间の知恵と努力に加え、计算科学的な仮説検証を融合することで、酵素の高机能化を达成しました。今后も顿谤测と奥别迟のアプローチを両立させながら酵素机能の谜に迫っていきたいと考えています。」（足立大宜）
「本研究は、2022年に40年以上未解明だった膜结合型酢酸菌酵素群の立体构造を私たちが世界で初めて解明した成果を础としています。今回、これらの酵素群の一つである础顿贬において、その膜结合机构を理解し、膜结合型タンパクのボトルネックの一つである酵素の可溶化に成功しました。今后、加速度的に発展している计算科学の知见を积极活用し、优れた酵素を开発できると确信しており、社会実装に向けた学术研究に挑戦し続けていきます。」（宋和庆盛）
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【书誌情报】
Konatsu Ichikawa, Taiki Adachi, Tomoko Miyata, Fumiaki Makino, Keiichi Namba, Yuki Kitazumi, Osamu Shirai, Keisei Sowa (2026). Structure-guided engineering of membrane-binding regions for surfactant-free solubilization of direct electron transfer-type alcohol dehydrogenase. Chemical Communications, 62, 31, 7948-7952.
