リボソーム翻訳後修飾ペプチド天然物の構造多様性拡張
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21H04712
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | Gakushuin University (2023-2024)
The University of Tokyo (2021-2022) |
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Principal Investigator |
尾仲 宏康 学習院大学, 理学部, 教授 (80315829)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,250,000 (Direct Cost: ¥32,500,000、Indirect Cost: ¥9,750,000)
Fiscal Year 2024: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
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| Keywords | 放線菌 / RiPPs / 生合成 / 中分子創薬 / 天然物創薬 / ペプチド / peptide / biosynthesis / microbiology / ribosome synthesis / post-translational / 天然物 / ペプチド系抗生物質 / 微生物 |
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| Outline of Research at the Start |
新薬創製に利用できる中分子天然物として、我々はリボゾーム翻訳後修飾ペプチド（RiPPs）に注目している。ＲｉＰＰｓは数十のアミノ酸が連結したペプチド化合物であり、アミノ酸配列の組み合わせとアミノ酸側鎖の翻訳後修飾により、極めて多様な構造バリエーションを取ることが可能である。本研究では、我々自ら発見したラクタゾール(LZ)、ゴードスポリン(GS)、ゴードビオニン(GV)を母核として、既存の天然物の構造多様性を凌駕する人工非天然型RiPPsを合成生物学的に創製し、医薬品リード化合物へとつなげる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
創薬における構造プラットフォームとして非常に有望な中分子天然物であるリボゾーム翻訳後修飾ペプチド（RiPPs）は、アミノ酸配列の組み合わせとアミノ酸側鎖の翻訳後修飾により、極めて多様な構造バリエーションを取ることが可能である。RiPPsの更なる有効活用のためには、様々な化学構造のRiPPsを自由自在に創製できる技術が必要である。本研究では申請者自ら発見したラクタゾール(LZ)、ゴードスポリン(GS)、ゴードビオニン(GV)を母核として、これまでに開発した世界初の「遺伝子情報からの完全なin vitro再構成生合成系」等を用いて、既存の天然物の構造多様性を凌駕する人工非天然型RiPPsを創製し、医薬品リード化合物へとつなげることを目的とする。本研究は、I. リポペプチド群のゲノムマイニングからの多様性拡張、II. チオペプチド生合成のin vitro再構成系を用いた多様性拡張と構造基盤の確立、の二つのテーマからなる。
今年度は1に関しては、新規RiPPsリポペプチドであるソラビオマイシンの生合成機構に関して解析を進めた。2に関しては、GS、ラクタゾール、新規ラッソペプチドの3種に細胞膜透過性ポリリジンを付加したアナログの作製を試みた。しかしながら、現時点では異種発現株の構築の段階である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本申請計画は以下の二つからなる。I. リポペプチド群のゲノムマイニングからの多様性拡張、II. チオペプチド生合成のin vitro再構成系を用いた多様性拡張と構造基盤の確立。
1に関しては、新規RiPPsリポペプチドであるソラビオマイシンを発見し、精製、構造解析に成功し論文を発表した。また、RiPP部位とアシル側鎖部位を縮合するGdvGのX線結晶構造解析に関しても進めており、現在複数の条件で結晶の取得には至っているが、基質との共結晶の取得までは至っていない。
2に関しては、GS、ラクタゾール、新規ラッソペプチドの3種に細胞膜透過性ポリリジンを付加したアナログの作製を試みた。しかしながら、現時点では異種発現株の構築の段階である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本申請計画におけるI. リポペプチド群のゲノムマイニングからの多様性拡張に関しては、本年度発見した新規RiPPs、ソラビオマイシンの翻訳後修飾酵素SolSの反応機構解析を進める予定である。
gdvGホモログを含有する未知生合成クラスターより、遺伝子破壊実験などを通して、新規RiPP-PKハイブリッド化合物を同定する実験に関しても、本年度も遺伝子破壊に苦戦し、結果が出なかったが、形質転換系の確立に向けた条件検討を行い、引き続き破壊株の作製にトライしたい。
GdvG結晶化に関しては、GdvGと相互作用をすると考えられるポリケタイド合成酵素のACP部位、および基質となるRiPP部位との共結晶について引き続きトライする。
II. チオペプチド生合成のin vitro再構成系を用いた多様性拡張と構造基盤の確立に関しては、引き続き、GS、ラクタゾール、新規ラッソペプチドと細胞膜透過性ポリリジンとの融合ペプチドの作製を行い、さらに発現ホストや発現ベクターの改変、培養条件のチューニングをすることによって発酵生産を試みたい。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
