医薬資源として有望なヒドロキサム酸を合成する酵素の機構解明と合理的改変法の確立
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19J00870
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
永田 隆平 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | X線結晶構造解析 / トリコスタチンA / 放線菌 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒドロキサム酸基をもつ化合物はヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤として知られ、そのため遺伝子発現調節を介して働くエピジェネティックな医薬品としても期待される。しかし、従来の有機化学的なヒドロキサム酸基の合成法は、収率の低さや使用する有機溶媒と高濃度の塩基による環境負荷などの問題があった。本研究では、放線菌由来の天然物であるトリコスタチンAのヒドロキサム酸基の生合成に関わる酵素を改変することで、様々な化合物に酵素的にヒドロキサム酸基を導入する方法の確立を目指す。そのために、酵素と基質複合体の結晶構造解析と立体構造に基づいた基質特異性改変を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、トリコスタチンAの末端ヒドロキサム酸基の生合成を担う酵素TsnB9の構造解析に成功した。前年度までに取得していたTsnB9のX線回折データを用いて、タンパク質立体構造予測プログラムAlphaFoldで構築したモデル構造を使った分子置換法によって、TsnB9の結晶構造を決定した。TsnB9の全体構造は、N末ドメインとC末ドメインの2つに分かれ、N末ドメインの構造はホモログ酵素であるアスパラギン合成酵素AsnBのものとよく似ていた。一方、TsnB9のC末ドメインは挿入配列によってAsnBのものよりも大きくなっていた。特に、TsnB9のN末ドメインの一部が立体構造的にはC末ドメインの一部を形成している点が興味深かった。TsnB9のC末ドメインのポケットは、AsnBのものよりも大きく、ポケットの奥には複数の芳香族性アミノ酸残基をもっていた。これらの残基はトリコスタチン酸の芳香環部位の認識に重要だと考えられ、このことは前年度に得られたTsnB9の基質特異性の解析結果とも合致する。
研究期間3年間で、ヒドロキサム酸基生合成の最後の反応の詳細を明らかにした。上記のTsnB9の結晶構造や前年度までに得られた基質特異性の解析結果は、今後のTsnB9の基質特異性改変の基礎になると考えている。また、日本結晶学会および日本農芸化学会にて、ここまでに得られた成果を発表した。
この他に、スクアレン合成酵素とよく似たカルバゾールプレニル基転移酵素の機能解析を行った。その結果は、共同研究者が行った結晶構造解析の結果とともに、Angewandte Chemie International Editionにて誌上発表した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
