環状オリゴ糖は還元末端を欠くことにより分子包接能や高い物理化学的安定性を含む産業上の利点を有する。近年、4つのα-1,6結合グルコース単位からなる新規環状テトラ糖シクロイソマルトトラオース（CI4）およびその合成を担う酵素であるシクロイソマルトトラオース・グルカントランスフェラーゼ（CI4Tase）が発見された。DPが7以上の広範な環状生成物を与える既知のシクロイソマルトオリゴ糖グルカントランスフェラーゼ（CITase）とは異なり、CI4TaseはCI4を厳密に生成する。この厳密なDP4特異性の分子機構を解明するために、リガンド非存在下でのAgreia sp. D1110由来CI4Taseについて、ならびに直鎖加水分解産物イソマルトトラオース（IG4）およびCI4との複合体について結晶構造を決定した。構造比較により、典型的CITaseにおける−5サブサイトに相当する領域をループ（M247からR251）が遮断し、基質結合ポケットが狭められていることが明らかになった。この「分子メジャー」機構は、環化のために正確に4つのグルコース単位からなる糖鎖のみを収容させる。結合したCI4の中心位置に存在する残基の変異体では、CI4以外の副生成物の形成がF245L、F245A、F245Wで有意に抑制された。F245変異体すべてで環化活性は低下したが、これら3種変異体のCI4加水分解活性も同様に有意に低下し、その結果、環状糖生成に対する特異性が高まった。これらの結果は、CI4Taseにおける厳密なサイズ制御機構を明らかにし、産業用途に向けてトランスグリコシル化効率およびCI4Taseの特異性を最適化したシクロイソマルトオリゴ糖産生酵素を設計するための構造学的基盤を与える。
https://doi.org/10.64898/2026.08.30.748175