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新規酵素の立体構造を基にした、有用酵素のマイニングと機能改良

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries
Project/Area Number 17H05439
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

藤橋 雅宏  京都大学, 理学研究科, 助教 (10397581)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
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)
Keywords結晶構造解析 / テルペン合成酵素 / ピロリン酸 / リン酸化酵素 / 酵素反応 / 構造生物学 / タンパク質
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、特徴的な反応を触媒する2つの新規酵素、無機ピロリン酸(PPi)を用いてイノシトールをリン酸化する酵素PPi-IKや、炭素数25個以上のテルペンをプレニル二リン酸から合成する酵素BalTSについて、それぞれの立体構造を決定し、活性の鍵となる部分を見いだす。その情報を基に、関連する新しい酵素のマイニングや、テーターメード改良による「天然にない化合物の合成」ならびに「希少な生合成物質の安価な生産」を目指している。
PPi-IKについては、前年度までの研究結果であるPPi-IK/リン酸基供与体PPiのアナログ基質/リン酸基受容体イノシトールの三者複合体の結晶構造の精密化を完了させた。この結果と前年度までの結果を文献(Nagata et al. 2018)にまとめた。またこの三者複合体の結晶構造の分析により明らかになったPPi-IKの基質認識機構を基に、リン酸基受容基質の改変を目指した。その結果、野生型とは異なる生成物を与える改変型PPi-InsKを得ることができた。
BalTSについては文献(Fujihashi et al. 2018)でまとめた基質非結合型の結晶化手法を基盤に、基質結合型結晶を得ることを目指した。はじめに大きな疎水性部分をもつBalTS基質溶液を調製するための溶媒を検討した。その結果、20%のメタノールがBalTSと基質複合体の結晶を得るために適切であることがわかった。この条件で得た結晶の回折データを取得し、電子密度の分析を行ったところ、基質に相当する電子密度が得られた。現在構造の精密化を進めている。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 8 results)

  • [Journal Article] ATPでなくピロリン酸を利用する新規リン酸化酵素の基質認識機構2018

    • Author(s)
      永田 隆平, 藤橋 雅宏
    • Journal Title

      KAGAKU TO SEIBUTSU

      Volume: 56 Issue: 12 Pages: 779-780

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.56.779

    • NAID

      130007748620

    • ISSN
      0453-073X, 1883-6852
    • Year and Date
      2018-11-20
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of a pyrophosphate-dependent kinase and its donor selectivity determinants2018

    • Author(s)
      Ryuhei Nagata, Masahiro Fujihashi, Takaaki Sato, Haruyuki Atomi, Kunio Miki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1765-1765

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04201-z

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crystal structure and functional analysis of large-terpene synthase belonging to a newly found subclass2018

    • Author(s)
      Masahiro Fujihashi, Tsutomu Sato, Yuma Tanaka, Daisuke Yamamoto, Tomoyuki Nishi, Daijiro Ueda, Mizuki Murakami, Yoko Yasuno, Ai Sekihara, Kazuma Fuku, Tetsuro Shinada and Kunio Miki,
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 9 Issue: 15 Pages: 3754-3758

    • DOI

      10.1039/c8sc00289d

    • NAID

      120006466632

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Looking for novel pyrophosphate-dependent kinases based on crystallographic analysis2019

    • Author(s)
      Masahiro Fujihashi, Ryuhei Nagata, Takaaki Sato, Haruyuki Atomi, & Kunio Miki
    • Organizer
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    • Organizer
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    • Author(s)
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  • [Presentation] Large-terpene合成酵素の構造と機能2018

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      藤橋雅宏, 佐藤努, 田中勇真, 山本大輔, 西智之, 上田大次郎, 村上瑞気, 保野陽子, 関原あい, 福和真, 品田哲朗, 三木邦夫
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      西智之, 菅原啓, 小川佳央, 高橋宏忠, 上田大次郎, 藤橋雅宏, 三木邦夫, 保野陽子, 品田哲郎, 佐藤努
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      藤橋雅宏
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  • [Presentation] Finding novel pyrophosphate-dependent kinases based on their donor selectivity determinants revealed by crystal structures2018

    • Author(s)
      Masahiro Fujihashi, Ryuhei Nagata, Takaaki Sato, Haruyuki Atomi, & Kunio Miki
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      2018 ACA annual meeting
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Large-terpene合成酵素の構造機能相関2018

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      藤橋雅宏, 佐藤努, 田中勇真, 山本大輔, 西智之, 上田大次郎, 村上瑞気, 保野陽子, 関原あい, 福和真, 品田哲朗, 三木邦夫
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      第28回イソプレノイド研究会 例会
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  • [Presentation] Bacillus属細菌由来テルペノイドのユニークな生合成経路の解析2018

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      上田大次郎, 松ヶ根沙織, 西智之, 菅原啓, 岡本渉, 藤橋雅宏, 三木邦夫, 橋本昌征, 保野陽子, 品田哲郎, 佐藤努
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      第28回イソプレノイド研究会 例会
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  • [Presentation] 全自動測定ビームタイムを使ってみて2018

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      藤橋雅宏
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      稲木隼人, 佐藤努, 保野陽子, 品田哲郎, 三木邦夫, 藤橋雅宏
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  • [Presentation] Large-terpene合成酵素の結晶構造解析2018

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      藤橋雅宏, 佐藤努, 田中勇真, 山本大輔, 西智之, 上田大次郎, 村上瑞気, 保野陽子, 関原あい, 福和真, 品田哲郎, 三木邦夫
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  • [Presentation] Large-terpene合成酵素の酵素的諸性質の解析と部位特異的変異2018

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      菅原啓, 西智之, 小川佳央, 高橋宏忠, 上田大次郎, 藤橋雅宏, 三木邦夫, 保野陽子, 品田哲郎, 佐藤努
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      永田隆平, 藤橋雅宏, 佐藤喬章, 跡見晴幸, 三木邦夫
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      藤橋雅宏
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  • [Presentation] 新規リン酸化酵素がATPでなくピロリン酸を特異的に利用する分子機構2017

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    • Invited

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-17  

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