Chemical redesign of biosynthetic system based on functional alteration of enzymes by synthetic molecules
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
19H04650
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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 |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
有安 真也 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (50586998)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 擬似基質 / 親水性基質 / 基質認識 / 選択的水酸化 / 網羅的活性評価 / 酵素 / 機能改変 / デコイ分子 / 多段階酵素反応 / 親水性デコイ分子 / エポキシ化 / 脱メチル化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では、複雑骨格機能分子の合成に必要な窒素や酸素、硫黄原子を含む親水性基質の立体選択的な化学変換技術の開発を目指し、我々が開発した基質類似分子（デコイ分子）の外部添加による酵素の基質特異性や位置・立体選択性を制御する技術をさらに発展させ、化学的アプローチによる生合成リデザイン、および、複雑骨格機能分子の合成法を行う。デコイ分子の先端に様々な官能機を導入することで、天然のアミノ酸にはない官能基を酵素の反応中心に自在に配置することが可能であり、生合成系のリデザインを化学の視点から展開することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は2019年度に遂行した(i)基質認識型デコイ分子による親水性基質の化学変換法の開拓と、(ii) 多段階酵素反応による複雑骨格機能分子の構築法の開発の足がかりを基に、申請時の計画通り、(i)と(ii)の継続と、(iii)菌体内反応系への応用の検討を中心に行った。(i)の継続として水酸基を有するフェノール、窒素系官能基を持つアニリンやピリジン、硫黄原子を有するチオアニソールやその他、カルボニル基を有する様々な非天然基質に適用範囲の拡大を目指し、基質認識型デコイ分子の開発をさらに進展させた。また、申請とは別に、P450BM3によるベンゼン水酸化を効率よく誘起するデコイ分子を開発する過程で600分子を超えるデコイ分子ライブラリーと、オートサンプラや自動分注機を用いた迅速スクリーニングを併用して、いくつかのデコイ分子において基質認識による水酸化位置の変換が観測された。例えば、フェノールの水酸化においては、従来のデコイ分子ではパラ位に水酸基が導入されたヒドロキノンがほぼ選択的に生成するのに対し、見出した基質認識型のデコイ分子ではオルト位に水酸基が導入されたカテコールの生成が見られた。また、(ii)の多段階酵素反応への応用に関しては、上記の非天然基質への水酸基の導入の他、メトキシ基への脱メチル化、二重結合へのエポキシ化など、多段階反応に有効な官能基を非天然基質に導入することに成功した。(iii)の菌体反応への応用に関しては、基質認識型デコイ分子が従来の分子よりも親水性が強く、菌体反応に用いる大腸菌ではデコイ分子が菌体の膜構造の浸透が困難であり、従来の大腸菌での反応が困難であることが明らかとなったが、大腸菌以外の菌体を用いたところ、デコイ分子の透過性の傾向が大きく異なることを明らかにし、基質認識型デコイ分子による菌体反応の基盤となる技術の開発に成功した。
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| Research Progress Status |
令和2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2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
(12 results)
