インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張

• Project Area: Biosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification
• Project/Area Number: 25108710
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 森田 洋行 富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 教授 (20416663)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2014: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: アルカロイド / 酵素工学 / X線結晶構造解析 / 溶液NMR / プレニル基転移酵素 / NMR / 立体構造解析

Outline of Annual Research Achievements

CdpNPTは、ベンゾジアゼピンのインドール骨格３位をジメチルアリル化することにより、アスゾナレニンの生合成に関わると考えられている放線菌由来のインドールプレニル基転移酵素である。本酵素は溶液中で二量体を形成して約92 kDaの高分子量タンパク質となるため、NMR解析においては単量体化が必要であった。昨年度に引き続き、本酵素の２量体形成部位に位置するアミノ酸への変異導入を進めた結果、N152S/Q159S/R185S３重変異酵素とR136S/Q157S/D279G３重変異酵素が溶液中で単量体として存在できることを明らかにした。今後、これらをNMR測定に供することにより、CdpNPTの反応に伴う動的立体構造解析が可能になることが期待される。
また、CdpNPTにβ-カルボリン類のハルモールをDMAPPとともに作用させると、その６位が3-ジメチルアリル化された新規化合物を生成することが判明した。さらに、CdpNPTとハルモールとの２者複合体X線結晶構造の取得にも成功した。その結果、ハルモールは、本来の基質とは異なった配向でCdpNPTの活性中心キャビティ内に取り込まれる可能性が示唆された。本酵素の機能改変に有用なあらたな知見が得られたものと考えている。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A peptide ligase and the ribosome cooperate to synthesize the peptide pheganomycin. (2015)
  • Author(s): Noike, M., Matsui, T., Ooya, K., Sasaki, I., Ohtaki, S., Hamano, Y., Maruyama, C., Ishikawa, J., Satoh, Y., Ito, H., Morita, H. and Dairi T.
  • Journal Title: Nature Chemical Biology Volume: 11 Issue: 1 Pages: 71-76
  • DOI: 10.1038/nchembio.1697
  • NAID: 120005619608
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structural basis for the formation of acylalkylpyrones from two β-ketoacyl units by the fungal type III polyketide synthase CsyB (2015)
  • Author(s): Mori, T., Yang, D., Matsui, T, Hashimoto, M., Morita, H., Fujii, I., Abe, I.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 290 Issue: 8 Pages: 5214-5225
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.626416
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preferential cytotoxicity of crude drugs used in Japanese Kampo medicines against human pancreatic cancer PANC-1 and PSN-1 cells (2015)
  • Author(s): S. Lee, D.F. Dibwe, F. Li, H. Morita, Y. Tezuka
  • Journal Title: Traditional & Kampo Medicine Volume: なし Issue: 2 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1002/tkm2.1016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Preferential cytotoxic constituents of Andrographis paniculata and their preferential cytotoxicity against human pancreatic cancer cell lines (2015)
  • Author(s): S. Lee, H. Morita, Y. Tezuka
  • Journal Title: Nat. Prod. Comm. Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression, purification, and crystallization of a fungal type III polyketide synthase that produces the csypyrones (2014)
  • Author(s): Yang, D., Mori, T., Matsui, T., Hashimoto, M., Morita, H., Fujii, I., Abe, I.
  • Journal Title: Acta Crystallogr., Sect. F: Struct. Biol. Cryst. Commun. Volume: 70 Issue: 6 Pages: 730-733
  • DOI: 10.1107/s2053230x14008516
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Muchimangins G-J, Fully Substituted Xanthones with a Diphenylmethyl Substituent, from Securidaca longepedunculata (2014)
  • Author(s): D.F. Dibwe, S. Awale, S. Kadota, H. Morita, Y. Tezuka
  • Journal Title: J. Nat. Prod. Volume: 77 Issue: 5 Pages: 1241-1244
  • DOI: 10.1021/np5000445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new polyoxygenated cyclohexane and other constituents from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity (2014)
  • Author(s): Subehan, S. Lee, D.F. Dibwe, Y. Tezuka, H. Morita
  • Journal Title: Nat. Prod. Res. Volume: 28 Issue: 20 Pages: 1754-1759
  • DOI: 10.1080/14786419.2014.945175
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phytochemical investigation of the active constituents from <i>Caesalpinia sappan</i> on stimulation of osteoblastic cells (2014)
  • Author(s): Subehan, Y. Rifai, Mufidah, Ismail, M. Aswad, H. Morita
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 31 Issue: 5 Pages: 505-509
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.0911a
  • NAID: 130005129277
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Muchimangins E and F: novel diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata (2014)
  • Author(s): Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. Volume: 55 Issue: 11 Pages: 1916-1919
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2014.01.149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two new diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata (2014)
  • Author(s): Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • Journal Title: Nat. Prod. Comm. Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cloning and structure-function analyses of quinolone- and acridone-producing novel type III polyketide synthases from Citrus microcarpa (2013)
  • Author(s): Mori, T., Shimokawa, Y., Matsui, T., Kinjo, K., Kato, R., Noguchi, H., Sugio, S., Morita, H., Abe, I.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 288 Issue: 40 Pages: 28845-28858
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.493155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heptaoxygeneted xanthones as anti-austerity agents from Securidaca longepedunculata (2013)
  • Author(s): Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Volume: 21 Issue: 24 Pages: 7663-7668
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.10.027
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ゴシュユ由来新規Ⅲ型ポリケタイド合成酵素のcDNAクローニングと機能解析 (2015)
  • Author(s): 児玉 猛、野口博司、阿部郁朗、森田洋行
  • Organizer: 日本薬学会第１３５年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] New secondary metabolites, Kaempuchraols A-J from Rhizomes of Kaempferia pulchra and their antiproliferative activity (2015)
  • Author(s): Win Nwet Nwet、Ito Takuya、Aimaiti Simayijing、Morita Hiroyuki
  • Organizer: 日本薬学会第１３５年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 穿心蓮中の栄養飢餓状態選択的な殺細胞活性成分 (2015)
  • Author(s): 李 雪林、森田洋行、手塚康弘
  • Organizer: 日本薬学会第１３５年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 新規ジアルキル縮合酵素のX線結晶構造解析 (2015)
  • Author(s): 森貴裕、齋藤友理、下村康一郎、脇本敏幸、森田洋行、阿部郁朗
  • Organizer: 日本薬学会第１３５年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] Crystal structure analysis of the secondary metabolite enzymes promoted the production of new compounds for drug discovery (2014)
  • Author(s): 森田洋行
  • Organizer: 2014 Joint symposium of The Natural Prodcuts Research Institute at Seoul National University & The Institute of Natural Medicine at University of Toyama
  • Place of Presentation: 韓国 ソウル
  • Year and Date: 2014-12-12
  • Invited
• [Presentation] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張 (2014)
  • Author(s): 森田洋行
  • Organizer: 新学術領域研究生合成マシナリー 第8回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-12-05 – 2014-12-06
• [Presentation] インドネシア産Caesalpinia sappanからの骨芽細胞増殖促進活性成分の探索 (2014)
  • Author(s): Subehan、Rifai Y、Mufidah、Ismail、Aswad M．、森田洋行
  • Organizer: 第20会天然薬物の開発と応用シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-05 – 2014-11-06
• [Presentation] ペプチド系抗生物質フェガノマイシンの生合成に見いだされた新規ペプチドライゲース PGM1 の結晶構造解析 (2014)
  • Author(s): 松井崇、大瀧翔太、野池基義、大利徹、森田洋行
  • Organizer: 平成26年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] リボソームと新規ペプチドライゲースによる協同的ペプチド生成機構 (2014)
  • Author(s): 野池基義、松井崇、雄谷洸一、笹木郁雄、丸山千登勢、濱野吉一、石川淳、佐藤康治、伊藤肇、森田洋行、大利徹
  • Organizer: 第56回天然有機化合物討論会
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [Presentation] Teleocidin類の生合成機構の解明 (2014)
  • Author(s): 森貴裕、淡川孝義、張驪駻、星野翔太郎、脇本敏幸、森田洋行、伊藤卓也、石川淳、阿部郁朗
  • Organizer: 第56回天然有機化合物討論会
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [Presentation] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張 (2014)
  • Author(s): 森田洋行
  • Organizer: 新学術領域研究生合成マシナリー 第7回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 神奈川
  • Year and Date: 2014-06-21 – 2014-06-22
• [Presentation] 放線菌由来新規Pictet-Spengler反応触媒酵素McbBの構造機能解析 (2014)
  • Author(s): 佐橋周作、森貴裕、森田洋行、阿部郁朗
  • Organizer: 第29回年度日本放線菌学会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [Presentation] 放線菌由来新規インドールプレニルトランスフェラーゼTldCとMpnDのX線結晶構造解析 (2014)
  • Author(s): 森貴裕、張驪駻、淡川孝義、脇本敏幸、森田洋行、阿部郁朗
  • Organizer: 第29回年度日本放線菌学会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [Presentation] 放線菌に見いだされた新規ペプチドライゲースは幅広い基質特異性を持つ (2014)
  • Author(s): 野池基義、松井崇、佐藤康治、森田洋行、大利徹
  • Organizer: 第29回年度日本放線菌学会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [Presentation] 芳香族ドデカケタイドを生産する機能改変型アロエ由来ポリケタイド合成酵素の結晶構造解析 (2013)
  • Author(s): 森田洋行，大瀧翔太，松井崇，阿部郁朗
  • Organizer: 日本生薬学会第60回年会
  • Place of Presentation: 北海道医療大学（北海道石狩郡）
• [Presentation] New insight into substrate promiscuity and catalytic versatility of a fungal indole prenyltransferase (2013)
  • Author(s): Hiroyuki Morita, Ikuro Abe
  • Organizer: Enzyme Engineering XXII: Emerging Topics in Enzyme Engineering
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県富山市）
• [Presentation] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張 (2013)
  • Author(s): 森田洋行
  • Organizer: 新学術領域研究生合成マシナリー 第6回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学（千葉県千葉市）
• [Presentation] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張
  • Author(s): 森田洋行
  • Organizer: 新学術領域研究生合成マシナリー 第5回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
• [Presentation] コンゴ産Securidaca longepedunculataから単離したMuchimanginsの構造決定及び合成研究
  • Author(s): 児玉猛，Dya Fita Dibwe，森田洋行
  • Organizer: 第48回天然物化学談話会
  • Place of Presentation: アヤハレークサイドホテル（滋賀県大津市）
• [Presentation] Engineering of plant type III polyketides synthase
  • Author(s): Hiroyuki Morita
  • Organizer: Seminar on Campus Asia Program University of Toyama 2013
  • Place of Presentation: 慶熙大学校（韓国ソウル）
  • Invited
• [Presentation] 植物ポリフェノールの骨格生合成酵素群に学ぶ化合物の多様性
  • Author(s): 森田洋行
  • Organizer: 和漢医薬学総合研究所第34回特別セミナー
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県富山市）
• [Presentation] Prenylation of polyketides and alkaloids by exploring indole prenyltransferase for drug discovery
  • Author(s): Hiroyuki Morita
  • Organizer: International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
  • Place of Presentation: インドネシア大学（インドネシア･ジャカルタ）
  • Invited
• [Presentation] Directed evolution of botryococcene synthetic enzymes using random mutation
  • Author(s): Shusaku Sahashi, Atsuto Kimura, Takayoshi Awakawa, Hiroyuki Morita, Akinori Katabami, Daisuke Umeno, Shigeru Okada, Ikuro Abe
  • Organizer: International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
  • Place of Presentation: インドネシア大学（インドネシア･ジャカルタ）
• [Presentation] Structural diversity of plant polyketide scaffolds
  • Author(s): Hiroyuki Morita
  • Organizer: Scientific Workshop For Natural Products Chemistry Program
  • Place of Presentation: フエ大学（ベトナム・フエ）
  • Invited
• [Presentation] 放線菌由来新規インドールプレニルトランスフェラーゼTldCとMpnDの機能解析
  • Author(s): 森貴裕，張驪駻，淡川孝義，脇本敏幸，森田洋行，阿部郁朗
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県熊本市）
• [Presentation] アサ由来オリベトール酸閉環酵素のあらたな酵素触媒機能の開拓
  • Author(s): 森田洋行，楊新美，松井崇，阿部郁朗
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [Presentation] 芳香族ドデカケタイドを生産する機能改変型アロエ由来III型ポリケタイド合成酵素のX線結晶構造解析
  • Author(s): 松井崇，大瀧翔太，孫昊，阿部郁朗，森田洋行
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [Presentation] ヒメハギ科植物Securidaca longepedunculataより単離されたMuchimangin類の合成研究
  • Author(s): 児玉猛，Dya Fita Dibwe， 松井崇，森田洋行
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [Presentation] Polyoxygenated cyclohexane from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity
  • Author(s): Subehan，森田洋行
  • Organizer: 日本薬学会第134年
  • Place of Presentation: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [Presentation] Preferential Cytotoxicity of Citrus microcarpa peel against Pancreatic Cancer Cell Lines in Nutrient Deprived Conditions
  • Author(s): Dya Fita Dibwe，李雪林， 松井崇， 手塚康弘， 森田洋行
  • Organizer: 日本薬学会第134年
  • Place of Presentation: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [Presentation] Preferential cytotoxic constituents from Aframomum melegueta against human pancreatic cancer cell line
  • Author(s): 手塚康弘，Dya Fita Dibwe，Suresh Awale，森田洋行
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）