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Development of novel reactions for amide bond formation and creation of peptide-like functional materials

Research Project

Project/Area Number 16K14495
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Kino Kuniki  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60318764)

Research Collaborator HARA Ryotaro  
Suzuki Shin  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsアミド化合物 / アミド結合形成反応 / ペプチド / アデニル化酵素 / 求核置換反応 / ポリリン酸キナーゼ / D-アミノ酸 / バイオプロセス / 芳香族カルボン酸アミド / 酵素 / バイオテクノロジー / 遺伝子 / 生体分子 / 脂肪酸アミド / 生理活性
Outline of Final Research Achievements

Amide compounds are useful materials as bio-functional molecules and chemicals. We have developed a unique method for amino acid amide synthesis using adenylation domain (A-domain) of nonribosomal peptide synthetase. In this method, A-domain adenylates carboxy group of amino acid and followed by nucleophilic acyl substitution reaction with amine. In this research, novel methods of synthesizing various amide compounds using adenylation enzymes were developed.
Fatty acid amides were synthesized by a fatty acyl-AMP ligase which can adenylate various length of fatty acids. Aryl carboxylic acid amides were synthesized by DhbE which can adenylate benzoic acid and 14 kinds of monosubstituted benzoic acids. D-Amino acid-containing dipeptides were synthesized by A-domain (TycA-A) which can adenylate some D-amino acids. On the other hand, the ATP regeneration system from AMP was developed using class III polyphosphate kinase 2 and was coupled with L-Trp-L-Pro synthesis using TycA-A.

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A chemoenzymatic process for amide bond formation by an adenylating enzyme-mediated mechanism2018

    • Author(s)
      Hara Ryotaro、Hirai Kengo、Suzuki Shin、Kino Kuniki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8:2950 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21408-8

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  • [Journal Article] Production of aminoacyl prolines using the adenylation domain of nonribosomal peptide synthetase with class III polyphosphate kinase 2-mediated ATP regeneration2018

    • Author(s)
      Suzuki Shin、Hara Ryotaro、Kino Kuniki
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: XX Issue: 6 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2017.12.023

    • NAID

      210000005710

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    • Author(s)
      木野邦器、木野はるか
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 55 Pages: 182-188

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    • Author(s)
      木野邦器、木野はるか
    • Journal Title

      日本醸造協会誌

      Volume: 111 Pages: 79-85

    • NAID

      130007414909

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    • Author(s)
      Haruka Kino, Shota Nakajima, Toshinobu Arai, Kuniki Kino
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 122 Pages: 155-159

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      木野邦器
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      Volume: 94 Pages: 395-398

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      木野邦器
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 67 Pages: 40-47

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      京都女子大学
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      京都女子大学
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      日本農芸化学会2017年度大会
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      京都女子大学
    • Year and Date
      2017-03-18
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      Shin Suzuki, Ryotaro Hara, and Kuniki Kino
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      BioTrans2017(13th International Symposium in Biocatalysis and Biotransformations)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメインを利用したD-アミノ酸含有ジペプチド合成2017

    • Author(s)
      賀野壮一朗, 鈴木伸, 鈴木亮平, 原良太郎, 木野邦器
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  • [Presentation] 非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメインの利用に向けたpyruvate phosphate dikinaseによるAMPからのATP再生系の構築2017

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      鈴木伸, 木野邦器
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      2017年度日本生物工学会大会
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  • [Presentation] 酵素法によるイミダゾールジペプチド生産と発酵法への展開2017

    • Author(s)
      駒林卓磨, 橋田紋佳, 木野邦器
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      日本化学会第7回CSJフェスタ
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  • [Presentation] 有用物質生産に向けた酵素の探索と利用研究、そして展望2017

    • Author(s)
      木野邦器
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      日本生物工学会第24回九州支部沖縄大会
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    • Invited
  • [Presentation] 新規ポリリン酸キナーゼによるAMPからATP再生を利用したアミノアシルプロリン生産2016

    • Author(s)
      鈴木伸、原良太郎、木野邦器
    • Organizer
      日本化学会第6回CSJフェスタ
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2016-11-14
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  • [Presentation] Fundamental Source of Ideas on Japanese Microbial Production:Screening technology innovation for novel microbes and genes2016

    • Author(s)
      木野邦器
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      BioJapan2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-10-14
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 酵素反応と化学反応の融合による新規アミノ酸アミド合成法の開発2016

    • Author(s)
      平井健吾、鈴木伸、原良太郎、木野邦器
    • Organizer
      第76回酵素工学研究会
    • Place of Presentation
      東京大学山上会館
    • Year and Date
      2016-10-07
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  • [Presentation] アミノアシルプロリン合成におけるピロフォスファターゼの効果と菌体反応系での生産2016

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      鈴木伸、原良太郎、木野邦器
    • Organizer
      日本生物工学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場
    • Year and Date
      2016-09-29
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  • [Presentation] Fatty acyl-AMPリガーゼを利用した脂肪酸アミド合成法の開発2016

    • Author(s)
      平井健吾、原良太郎、木野邦器
    • Organizer
      日本生物工学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場
    • Year and Date
      2016-09-29
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  • [Presentation] グリーンバイオを推進する酵素探索と機能開発2016

    • Author(s)
      木野邦器
    • Organizer
      2016年度グリーンバイオイノベーションフォーラム設立記念シンポジウム基調講演
    • Place of Presentation
      東京大学農学部中島記念ホール
    • Year and Date
      2016-07-20
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    • Invited
  • [Book] 中分子医薬開発に資するペプチド・核酸・糖鎖の合成・高機能化技術:第6章ペプチド合成酵素を利用した触媒的アミド合成.2018

    • Author(s)
      木野邦器(分担執筆)
    • Total Pages
      317
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781313207
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 多様なアミド化合物を合成可能とする新規アミド結合形成反応を開発

    • URL

      https://www.waseda.jp/top/news/57395

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URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2019-03-29  

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