新規Z型テルペン生合成酵素群の発掘による新規生理活性物質の発見
| Project/Area Number |
21J14050
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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 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
阿部 透 新潟大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | terpenoid / isoprenoid / natural product / biosynthesis / mycobacteria / terpene cyclase / prenyl reductase |
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| Outline of Research at the Start |
新規生理活性物質の探索法として、遺伝子情報を基にした天然物探索（ゲノムマイニング）が盛んであるが、新規性の高い構造の発掘は難しく、発見数にも限りがある。本研究では、申請者らが抗酸菌から見出している、珍しい「Z型テルペン生合成酵素群」の同定と立体構造や活性部位モチーフの特定を基に、ゲノムマイニングを行うことで新規性の高い多数のテルペンの発掘を試みる。見出された新規テルペンについて生理活性を解析する。これによって、「生合成的に新規性の高い天然物の探索→新規性の高い酵素の発見→新規生理活性物質の発見」の流れの有効性を示す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、報告例がごく僅かであるZ型テルペン生合成酵素の発見から、新規生理活性物質の発掘への展開を目指す。申請者らは、既知酵素との類似性のない新型の「Z型環化酵素」と、Z型二重結合を還元する初めての酵素である「Z型還元酵素」を抗酸菌から見出しており、両酵素の同定を第一の目標とする。加えて、結晶構造や変異導入実験を行い、立体構造や活性部位モチーフを明らかにする。その後、Z型環化・還元酵素を基にゲノムマイニングを行い、新規性の高いテルペンを数多く見出す。見出された新規テルペンについては生理活性を解析し、有用なテルペンを新たに発見する。これによって、「生合成的に新規性の高い天然物の探索→新規性の高い酵素の発見→新規生理活性物質の発見」の流れの有効性を示す。
昨年度同定した「Z型還元酵素」について、大腸菌組換え酵素や抗酸菌発現系を用いた基質特異性や諸性質の解析を進めたところ、本酵素がZ,E混成型イソプレノイドのZ型だけでなくE型の二重結合も還元する初めての酵素であることを明らかにできた。
また、ホモログ酵素の解析から、Z型二重結合のみを特異的に還元する酵素の同定に成功したことも成果のひとつである。
「Z型環化酵素」の探索に関しては、当初計画していたショットガンクローニングが難航したため、方針を転換し、硫安沈殿、陰イオン交換クロマトグラフィー、およびハイドロキシアパタイトクロマトグラフィーなどによってネイティブな酵素精製を進めた。部分精製画分が得られたため、これをLC-MS/MSによって解析し、4種の候補タンパク質を見出すことができた。これらの候補遺伝子を大腸菌や抗酸菌発現ベクターにクローニングし、現在、酵素活性の解析を進めている。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Identification and functional analysis of a new type of Z,E-mixed prenyl reductase from mycobacteria2022
Author(s)
Abe, T., Hakamata, M., Nishiyama, A., Tateishi, Y., Matsumoto, S., Hemmi, H., Ueda, D., and Sato, T.
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Journal Title
The FEBS journal
Volume: -
Issue: 16
Pages: 4981-4997
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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