Redesigning biosynthetic machineries of antitumor macrolide antibiotics
Publicly Offered Research
Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
Project/Area Number |
17H05434
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Science and Engineering
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
工藤 史貴 東京工業大学, 理学院, 准教授 (00361783)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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Budget Amount *help |
¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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Keywords | マクロライド抗生物質 / ポリケチド合成酵素 / 酵素エンジニアリング / 生合成 / タンパク質間相互作用 / 酵素構造解析 / アシル基転移酵素 / タンパク質構造解析 / 遺伝子組換え / マクロライド系抗生物質 / ケミカルバイオロジー / 分子プローブ / 酵素工学 / 遺伝子工学 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、抗腫瘍性マクロライド抗生物質FD-891のポリケチド合成酵素(PKS)の触媒ドメイン間の相互作用機構を解明し、その知見を生かしたPKS遺伝子改変によりスターター部位の異なる類縁体を生合成することを目指した。 本研究期間では、スターター部位の生合成に関わるローディングPKSのアシルキャリアープロテイン(ACP)ドメインとアシル基転移酵素(AT)ドメイン、ACPドメインとβ-ケトアシルACP合成酵素(KS)ドメインの相互作用機構を解明するために、分子プローブを用いてクロスリンク反応させた複合体を精製して結晶化を検討した。また、ACPドメインを単独発現させて、単独発現させたATドメインとKSドメインとのクロスリンク反応による複合体化と結晶化を検討した。いずれの条件においても結晶構造解析に供することのできる結晶は得られていないが、クロスリンク反応の効率が複合体サンプルの純度に大きな影響を与えることがわかった。 遺伝子改変による類縁体創製に関しては、FD-891のローディングPKSのATドメインを、前年度に生合成遺伝子クラスターを決定したビルストマイシン生合成に関わるPKSの基質特異性の異なるATドメインと入れ換えた。相同性のある酵素構造情報を基に境目を決定して入れ換えた結果、一炭素増炭した類縁体と二炭素増炭した類縁体を生合成させることに成功した。一方、メトキシ基を導入した類縁体の生合成も検討したが、期待した化合物を得ることができなかった。入れ換えたATドメインがACPドメインと相互作用できない可能性、KSドメインがメトキシ基を導入した中間体を認識できなかった可能性などが考えられる。今後はうまくできなかった原因を明らかにして、それを解消すべき遺伝子改変を行い新たな類縁体を生合成する予定である。
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Research Progress Status |
平成30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 |
平成30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
(34 results)
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[Journal Article] An Engineered Aryl Acid Adenylation Domain with an Enlarged Substrate Binding Pocket2019
Author(s)
Ishikawa, F., Miyanaga, A., Kitayama, H., Nakamura, S., Nakanishi, I., Kudo, F., Eguchi, T., Tanabe, G.
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 58
Issue: 21
Pages: 6906-6910
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Functional and structural characterization of IdnL7, an adenylation enzyme involved in incednine biosynthesis2019
Author(s)
Cieslak, J., Miyanaga, A., Takaishi, M., Kudo, F., Eguchi, T.
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Journal Title
Acta Crystallogr. F Struct. Biol. Commun.
Volume: 75
Issue: 4
Pages: 299-306
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] C-Methylation Catalyzed by Fom3, a Cobalamin-Dependent Radical S-adenosyl-l-methionine Enzyme in Fosfomycin Biosynthesis, Proceeds with Inversion of Configuration2018
Author(s)
Sato, S., Kudo, F., Kuzuyama, T., Hammerschmidt, F., Eguchi, T.
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Journal Title
Biochemistry
Volume: 57
Issue: 33
Pages: 4963-4966
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Biochemical and structural analysis of FomD that catalyzes the hydrolysis of cytidylyl (S)-2-hydroxypropylphosphonate in fosfomycin biosynthesis2018
Author(s)
Sato, S., Miyanaga, A., Kim, S. Y., Kuzuyama, T., Kudo, F., Eguchi, T.
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Journal Title
Biochemistry
Volume: 57
Issue: 32
Pages: 4858-4866
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Carbon-free production of 2-deoxy-scyllo-inosose (DOI) in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 79422018
Author(s)
Watanabe, S., Ozawa, H., Kato, H., Nimura-Matsune, K., Hirayama, T., Kudo, F., Eguchi, T., Kakinuma, K., Yoshikawa, H.
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Journal Title
Biosci. Biotech. Biochem.
Volume: 82
Issue: 1
Pages: 161-165
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Fosfomycin Biosynthesis via Transient Cytidylylation of 2-Hydroxyethylphosphonate by the Bifunctional Fom1 Enzyme2017
Author(s)
Su-Hee Cho, Seung-Young Kim, Takeo Tomita, Taro Shiraishi, Jin-Soo Park, Shusuke Sato, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi, Nobutaka Funa, Makoto Nishiyama, Tomohisa Kuzuyama
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Journal Title
ACS Chem. Biol.
Volume: 12
Issue: 8
Pages: 2209-2215
DOI
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Peer Reviewed
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[Journal Article] Identification of a gene cluster for telomestatin biosynthesis and heterologous expression using a specific promoter in a clean host.2017
Author(s)
4.Amagai, K., Ikeda, H., Hashimoto, J., Kozone, I., Izumikawa, M., Kudo, F., Eguchi, T., Nakamura, T., Osada, H., Takahashi, S., Shin-ya
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Issue: 1
Pages: 3382-3382
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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