2016 Fiscal Year Annual Research Report
Synthetic biology of pseudo-natural products by artificial in vitro biosynthesis
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
|---|
| Project/Area Number |
16H06444
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
菅 裕明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00361668)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 佑樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70570604)
尾仲 宏康 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任教授 (80315829)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
|
| Keywords | 試験管内リデザイン生合成系 / 擬天然物 / 人工生合成系 / 主鎖修飾型ペプチド |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、生体内には存在し得ない人工生合成マシナリーをリデザインすること、さらにそのシステムを用いて任意の生物活性をもつ天然物様化合物を創製することにより、新機軸の生物活性分子開発に資する『擬天然物合成生物学』の基盤を確立する。具体的には、改変翻訳系と異種由来のペプチド修飾酵素を複数組み合わせることで、主鎖にアゾール環などの修飾骨格を有する天然物様ペプチドの試験管内リデザイン生合成系の創製を行う。さらに、この系を用いて、大規模な多様性（一兆種類以上）をもつ擬天然物のランダム配列ライブラリーを構築し、当該ライブラリーから新規生物活性擬天然物の探索系を構築することで医療に資する化合物の発見も視野に入れた研究を進める。
今年度の研究では、三段階の骨格形成/骨格変換ステップ（1. 改変無細胞翻訳系を用いた非タンパク質性アミノ酸を含むペプチド鎖の形成・2. 脱水ヘテロ環化酵素によるアゾリン環への主鎖骨格変換・3. 脱水素酵素によるアゾール環への骨格変換）を、それぞれ異種生合成マシナリー由来の酵素を組み合わせて達成することを目指した。具体的には、シアノバクテリア由来脱水ヘテロ環化酵素PatDと、放線菌由来の脱水素酵素GodEとを試験管内で共奏的に機能させた。また、両者が高い基質許容性を示すことも実証した。これにより、多種多様な配列を有する人工のアゾールペプチドを簡便に生産する人工生合成系を確立することに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の通り、シアノバクテリア由来脱水ヘテロ環化酵素PatDと、放線菌由来の脱水素酵素GodEとが共奏的に機能する試験管内生合成系を確立し、多彩な人工アゾールペプチド簡便合成を実証した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
別の菌に由来する生合成酵素を人工生合成系に組み込むことで、合成できる擬天然物骨格のバリエーションを増やすと共に、既に確立した人工生合成系を用いた擬天然物化合物ライブラリーの構築にも着手する。
|
