Synthesis of Artificial Terpenoids Using Terpene Cyclase
Publicly Offered Research
| Project Area | Systems biosynthetics based on accumulation, prediction, and creation of biological reactions |
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| Project/Area Number |
23H04560
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
品田 哲郎 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (30271513)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
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| Keywords | テルペノイド / 生合成 / ハイブリッド合成 / テルペン環化酵素 / 非天然型基質 / ドッキング計算 / 酵素 / 人工基質 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ジテルペン合成酵素を用いた人工テルペン類の創製の可能性を探る。ドッキングシミュレーション（予測）・酵素反応（実証）・生成物解析（検証）・集積と改善の循環に加え、A01, A02班との連携を果たすことにより、人工テルペン類を予知生合成するための基盤を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジテルペン環化酵素と非天然型基質の組み合わせ（ハイブリッド合成）による人工ジテルペン類の合成を試みた。計算科学を用いて、テルペン環化酵素(CotB2およびDtcyc)の触媒サイトに受容され、かつ、環化が進行しうると予想される非天然型基質、数種を絞り込んだ。入手容易なゲラニオールを出発原料とし、設計基質をそれぞれ合成した。CotB2およびDtcycの遺伝子を組み込んだプラスミドを用い、大腸菌を宿主として各酵素を発現・精製した。小スケールで酵素反応を検討し、ガスクロマトグラフィー質量分析装置を用いて、生成物の有無を調査したところ、カルボニル基を含む基質が大環状化合物に変換されることが示唆された。反応効率は基質の構造と用いる酵素の種類によって異なった。収率が比較的高い環化体について、スケールを上げて反応を行い、単離・精製した。次いで、NMR・X-線結晶構造解析を行い、それらの相対立体化学を明らかにした。これにより、非天然型基質からカルボニル基を有する大環状人工テルペン類が合成できることを初めて明らかにするとともに、ハイブリッド合成により複雑分子を容易に構築する新手法が開拓できた。あわせて、領域内共同研究として、（１）トリテルペン合成酵素、BmeTCを用いた環状セスキテルペン類の合成、（２）トリテルペン、アンブレインのビタミンD受容体リガンド機能の解析、（３）アントリマイシンの生合成機構の解明を実施し、研究成果を論文・学会にて発表した。
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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
研究計画に沿って成果が得られている。領域内外での共同研究も進行しており、領域の活性化にも貢献できた。研究はおおむね順調に進んでいるものと評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024度は次の研究課題に取り組む。（１）非天然型基質のバリエーションを拡大し、ジテルペン合成酵素によってどのような化合物が得られるのかについて明らかにする。予想と異なる環化生成物を与えたものについて、計算科学を用いてその理由を検証する。これよりテルペン類の予知生合成のための基礎データを蓄積する。（２）酵素反応により収率良く得られるカルボニル基含有テルペンアナログを数百ミリグラム合成する。次いで化学変換を行ことで、人工テルペン類の構造多様性を拡大する。（３）得られたアナログ類の生物活性を調べる。（４）共同研究において用いる基質の合成を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(11 results)
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[Presentation] アンブレインと非天然型オノセロイドのビタミンD受容体結合能の解析2023
Author(s)
松田夏, 平井奈実, 鷹羽優香, 井上真緒, 亀谷太一, 達谷窟奈緒, 安藤佳織, 磯貝泰弘, 柿原嘉人, 品田哲郎, 上田大次郎, 佐藤努
Organizer
第67回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会（TEAC）
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