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Investigation into the heteroatom incorporation into nucleoside natural products

Research Project

Project/Area Number 20K22700
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0801:Pharmaceutical sciences and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Ushimaru Richiro  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (10873648)

Project Period (FY) 2020-09-11 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords天然物生合成 / ヌクレオシド天然物 / 酵素反応機構 / 生合成 / 天然物 / 酵素
Outline of Research at the Start

放線菌 Streptomyces calvus T-3018 が生産する nucleocidin は 4-フルオロリボースを基本骨格とし、また一級スルファメート部位を側鎖として持つ極めて構造的にユニークなヌクレオシド天然物である。本研究では、nucleocidin の生合成経路における、リボース骨格へのフッ素原子の導入および、スルファメート部位の形成に関わる酵素群を同定し、それらの触媒機能を解明する。

Outline of Final Research Achievements

Genes in the nucleocidin biosynthetic gene cluster were individually deleted by genetic manipulation. Enzymes responsible for the initial steps during the biosynthesis were characterized by in vitro assays. Based on the results, a possible biosynthetic pathway has been proposed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヌクレオシド骨格は抗ウイルス薬や抗生物質などの医薬品に頻繁にみられる化学構造であり、生物活性の発現に重要な役割を果たしている。 本研究により得られた生合成情報をもとにヘテロ原子を含む希少ヌクレオチド天然物の新規生合成経路や新規酵素の発見が期待できる。また、同定した生合成酵素あるいは適切なアミノ酸置換を施した酵素変異体を用いることにより新規生物活性ヌクレオシド化合物の創出も期待できる。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Stereodivergent Nitrocyclopropane Formation during Biosynthesis of Belactosins and Hormaomycins2021

    • Author(s)
      Shimo Shotaro、Ushimaru Richiro、Engelbrecht Alicia、Harada Mei、Miyamoto Kazunori、Kulik Andreas、Uchiyama Masanobu、Kaysser Leonard、Abe Ikuro
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 143 Issue: 44 Pages: 18413-18418

    • DOI

      10.1021/jacs.1c10201

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Molecular insights into the endoperoxide formation by Fe(II)/α-KG-dependent oxygenase NvfI2021

    • Author(s)
      Mori Takahiro、Zhai Rui、Ushimaru Richiro、Matsuda Yudai、Abe Ikuro
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 4417-4417

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24685-6

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Studies of lincosamide formation complete the biosynthetic pathway for lincomycin A2020

    • Author(s)
      Wang Shao-An、Lin Chia-I、Zhang Jiawei、Ushimaru Richiro、Sasaki Eita、Liu Hung-wen
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 117 Issue: 40 Pages: 24794-24801

    • DOI

      10.1073/pnas.2009306117

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of the Enzymes Mediating the Maturation of the Seryl‐tRNA Synthetase Inhibitor SB‐217452 during the Biosynthesis of Albomycins2020

    • Author(s)
      Ushimaru Richiro、Chen Zhang、Zhao Houyuan、Fan Po‐hsun、Liu Hung‐wen
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 59 Issue: 9 Pages: 3558-3562

    • DOI

      10.1002/anie.201915275

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 天然物生合成における 新規ラジカル環化酵素の同定と反応機構解明2022

    • Author(s)
      牛丸理一郎
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会 若い世代の特別講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 薬用トロパンアルカロイド生合成酵素の 反応機構解析2022

    • Author(s)
      牛丸理一郎
    • Organizer
      日本薬学会第142年会 薬用植物化学研究の新展開シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 非ヘム鉄酵素が触媒するシクロプロパン化反応の立体化学解析2022

    • Author(s)
      志茂将太朗、牛丸理一郎、阿部郁朗
    • Organizer
      日本薬学会第142年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Assembly of the Peptidyl Thionucleoside during the Biosynthesis of Albomycins2021

    • Author(s)
      Richiro Ushimaru
    • Organizer
      The 3nd Lijiang International Forum on Pharmaceutical Sciences
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mechanistic Investigation of the H6H-catalyzed oxidation reactions using substrate analogues2021

    • Author(s)
      Richiro Ushimaru, Ri-dao Chen, Xiao Liu, Po-shun Fan, and Hung-wen Liu
    • Organizer
      4th European Conference on Natural Products
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 薬用トロパンアルカロイド生合成酵素の 反応機構解析2021

    • Author(s)
      牛丸理一郎
    • Organizer
      日本生薬学会第67回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] チオヌクレオチド天然物の生合成2021

    • Author(s)
      牛丸理一郎
    • Organizer
      第23回 天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ホルマオマイシンの生合成におけるニトロシクロプロパン環の形成2021

    • Author(s)
      志茂将太朗、牛丸理一郎、阿部郁朗
    • Organizer
      日本生薬学会第67回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ホルマオマイシンの生合成におけるニトロシクロプロパン環の形成2021

    • Author(s)
      志茂将太朗、牛丸理一郎、阿部郁朗
    • Organizer
      2021年度(第35回)日本放線菌学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ホルマオマイシンを構成する3-(trans-2-ニトロシクロプロピル)アラニンの生合成2021

    • Author(s)
      志茂将太朗、牛丸理一郎、阿部郁朗
    • Organizer
      第23回天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ホルマオマイシンの生合成におけるニトロシクロプロパン環の形成2021

    • Author(s)
      志茂 将太朗、牛丸 理一郎、阿部 郁朗
    • Organizer
      日本薬学会第141年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Albomycin生合成におけるセリルtRNA合成酵素阻害剤SB-217452の形成2020

    • Author(s)
      牛丸 理一郎、Zhang Chen、Houyuan Zhao、Po-hsun Fan、Hung-wen Liu
    • Organizer
      第62回天然有機化合物討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 東京大学大学院薬学系研究科 天然物化学教室

    • URL

      https://tennen.f.u-tokyo.ac.jp/publications.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学薬学系研究科天然物化学教室

    • URL

      http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~tennen/head.htm

    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-09-29   Modified: 2023-01-30  

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