海綿動物を起源とする複雑骨格天然物の生合成マシナリーの解明

• Project/Area Number: 15J12340
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biomolecular chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中嶋 優 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 酸化酵素の結晶解析 / 科学雑誌にて報告 / 当該研究は東京化学同人「現代化学」にて寄稿予定 / 酸化酵素 / 天然物 / 複雑骨格形成 / 多機能性 / X線結晶構造解析 / CaxE / AusE / PrhA / ジケト構造 / in vitro解析

Outline of Annual Research Achievements

当該年度において申請者は研究課題である海綿動物由来の天然物の生合成機構の解明に取り組むにあたり、多くの関連酸化酵素の結晶化及びその機能解明に尽力した。具体的には、酸化酵素AusE、 PrhA、AndAの機能解析である。中嶋は採用二年度までにAusE及びPrhAの結晶の作成に成功し、PrhAとその基質との複合体構造の取得による活性残基の特定を行い、変異導入による機能改変に成功していた。当該年度においては更なる詳細な解析を行い、その成果をNature communication誌にて報告した。また、当該研究は東京化学同人「現代化学」にて寄稿予定である。申請者は引き続き関連酵素AndAの機能解析に着手し、基質との複合体構造の取得に成功した。さらに変異体解析、コンピューターシミュレーションによる詳細な機能解析を行い、現在、その研究成果はJournal of the American Chemical Societyにて査読中である。
これらの成果は当該年度において複数の学会で口頭発表及びポスター発表により成果報告を行った。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Structure function and engineering of multifunctional non-heme iron dependent oxygenases in fungal meroterpenoid biosynthesis (2018)
  • Author(s): Nakashima Yu、Mori Takahiro、Nakamura Hitomi、Awakawa Takayoshi、Hoshino Shotaro、Senda Miki、Senda Toshiya、Abe Ikuro
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02371-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Tryptophan Prenyltransferase with Broad Substrate Tolerance from Bacillus subtilis subsp. natto (2018)
  • Author(s): Abe Ikuro、Sugita Tomotoshi、Okada Masahiro、Nakashima Yu、Tian Tian
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 19 Issue: 13 Pages: 1396-1399
  • DOI: 10.1002/cbic.201800174
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular insights into the Mg2+-dependent allosteric control of indole prenylation by aromatic prenyltransferase AmbP1 (2018)
  • Author(s): Abe Ikuro、Awakawa Takayoshi、Mori Takahiro、Nakashima Yu、Zhai Rui、Wong Chin Piow、Hillwig Matthew、Liu Xinyu
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 印刷中 Issue: 23 Pages: 6810-6813
  • DOI: 10.1002/anie.201800855
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Two Distinct Substrate Binding Modes for the Normal and Reverse Prenylation of Hapalindoles by the Prenyltransferase AmbP3 (2017)
  • Author(s): Wong Chin Piow、Awakawa Takayoshi、Nakashima Yu、Mori Takahiro、Zhu Qin、Liu Xinyu、Abe Ikuro
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 57 Issue: 2 Pages: 560-563
  • DOI: 10.1002/anie.201710682
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Discovery of key dioxygenases that diverged the paraherquonin and acetoxydehydroaustin pathways in Penicillium brasilianum (2016)
  • Author(s): Matsuda, Y., Iwabuchi,T., Fujimoto, T., Awakawa,T., Nakashima, Y., Mori, T., Zhang, H., Hayashi, F., Abe, I.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 138 Issue: 38 Pages: 12671-12677
  • DOI: 10.1021/jacs.6b08424
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Metagenomic analysis of the sponge Discodermia reveals the production of the cyanobacterial natural product kasumigamide by 'Entotheonella' (2016)
  • Author(s): Nakashima, Y., Egami, Y., Kimura, M., Wakimoto, T., Abe, I.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 11 Issue: 10 Pages: e0164468-e0164468
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164468
  • NAID: 120005893293
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stereospecific prenylation of tryptophan by a cyanobacterial post-translational modification enzyme (2016)
  • Author(s): Okada, M., Sugita, T., Akita, K., Nakashima, Y., Tian, T., Li, C., Mori, T., Abe, I.
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem. Volume: 14 Issue: 40 Pages: 9639-9644
  • DOI: 10.1039/c6ob01759b
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] X-ray Crystal Structure Analysis of Multifunctional Dioxygenases in Fungal Meroterpenoid (2017)
  • Author(s): Nakashima, Y., Mori, T., Hoshino, S., Okada, M., Awakawa, T., Senda, M., Senda, T., Abe, I.
  • Organizer: Directing Biosynthesis V
  • Place of Presentation: The University of Warwick (Coventry, UK)
  • Year and Date: 2017-03-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 糸状菌由来新規多機能型ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2017)
  • Author(s): 中嶋 優、森 貴裕、松田 侑大、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 平成29年度GPLLI全体会議
• [Presentation] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格構築に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの構造機能解析 (2017)
  • Author(s): 中嶋 優、森 貴裕、星野 翔太郎、岡田 正弘、淡川 孝義、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 第59回 天然有機化合物討論会
• [Presentation] 糸状菌由来新規多機能型ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2017)
  • Author(s): 中嶋 優、森 貴裕、松田 侑大、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 生合成リデザイン第１回若手シンポジウム
• [Presentation] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格構築に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの構造機能解析 (2017)
  • Author(s): 中嶋 優、森 貴裕、淡川 孝義、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格構築に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの構造機能解析 (2017)
  • Author(s): 中嶋 優、森 貴裕、淡川 孝義、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 第35回PFシンポジウム
• [Presentation] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格合成に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2017)
  • Author(s): 中嶋優、森貴裕、淡川孝義、星野翔太朗、岡田正弘、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県、仙台市）
• [Presentation] X-ray Crystal Structure Analysis of Multifunctional Dioxygenases in Fungal Meroterpenoid (2017)
  • Author(s): 中嶋優、森貴裕、淡川孝義、星野翔太朗、岡田正弘、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • Organizer: 第34回PFシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
• [Presentation] 糸状菌由来新規多機能型非ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 中嶋 優、森 貴裕、千田美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 日本薬学会第136年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 糸状菌由来新規多機能型非ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 中嶋 優、森 貴裕、千田美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 第7回低温センター研究交流会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2016-02-23
• [Presentation] 糸状菌由来新規多機能型ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 中嶋優、森貴裕、松田侑大、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • Organizer: 酵素工学研究会第76回講演会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都、文京区）
• [Presentation] X-ray Crystal Analysis of a Multifunctional Dioxygenase in Fungal Meroterpenoid Biosynthesis (2016)
  • Author(s): 中嶋優、森貴裕、松田侑大、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • Organizer: 第1回 生合成リデザイン若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都、文京区）
• [Presentation] Screening the Biosynthesis Gene Cluster from the Marine Sponge Symbiotic Microorganism (2015)
  • Author(s): Yu Nakashima, Yoko Egami, Toshiyuki Wakimoto & Ikuro Abe
  • Organizer: Tokyo-LMU Symposium
  • Place of Presentation: LMU Munich
  • Year and Date: 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] α-ketoamide構造の構築を担う酸化酵素CaxEの機能解析 (2015)
  • Author(s): 中嶋優、江上蓉子、脇本敏幸、阿部郁朗
  • Organizer: 第5回CSJ化学フェスタ2015
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2015-10-13
• [Presentation] α-ketoamide構造の構築を担う酸化酵素CaxEの機能解析 (2015)
  • Author(s): 中嶋 優、江上 容子、森 貴裕、Miller Simon、脇本 敏幸、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • Organizer: 第15回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-06-27