2013 Fiscal Year Annual Research Report
環状テルペノイドおよびヌクレオシド系抗生物質生合成マシナリーの解明と再構築
| Project Area | Biosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification |
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| Project/Area Number |
23108101
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大利 徹 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70264679)
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| Project Period (FY) |
2011-07-21 – 2015-03-31
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| Keywords | 生合成 / インドールジテルペン / 糸状菌 / パキシリン / プレニルトランスフェラーゼ / フタロシン |
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| Research Abstract |
1. インドールジテルペン生合成酵素の解析（計画班、及川先生との共同研究）：Aspergillus flavusが生産するaflatrem生合成遺伝子クラスター中に存在するatmDを機能解析した結果、paxillineの20位または21位をリバースにモノプレニル化することが分かった。さらにpaxilline生合成中間体であるpaspalineの21位または22位をレギュラーにモノプレニル化すること、farnesyl indoleの5位または6位をレギュラーにモノプレニル化することも判明し、AtmDは寛容な基質特異性、位置特異性、レギュラー/リバース特異性を有することが分かった。また、糸状菌Phomopsis amygdaliに見出したatmDと相動性を有する遺伝子（amyD）について組換え酵素を用いて機能解析した結果、paxillineの20位と21位をダイプレニル化することが分かった。なおAmyDは本活性を有する酵素としては初めての例である。さらに、AtmDとAmyDについて酵素学的諸性質を詳細に検討した。
2.ポリオキシン・フタロシンの生合成マシナリーの同定と再構築：ヌクレオシド系抗生物質であるポリオキシンやメナキノン新規生合成経路中間体であるフタロシンが持つヌクレオシドの5’位の炭素―炭素結合生成メカニズムの解明を目的に昨年度に続き解析を行った。フタロシンに関しては、Texas A & MのBegley教授との共同研究により、生合成メカニズムの解明に成功した。MqnA酵素がコリスミ酸を芳香化した後、Radical SAM酵素（MqnE）により生じたアデノシルラジカルがフォスフォエノールピルビン酸由来の二重結合に付加することにより生成することが分かった。ポリオキシンに関しては、5’位の炭素―炭素結合に関与すると推定されるpolC, D, K, H）を破壊した。
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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
インドールジテルペンであるAflatremの生合成に関与するAtmDを詳細に解析した結果、寛容な基質特異性、位置特異性、レギュラー/リバース特性性を持つプレニル転移酵素であることを明らかにした。また、paxillineの20位と21位をダイプレニル化する酵素（AmyD）を初めて見出すなど、順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
インドールジテルペン生合成酵素の解析に関しては、PaxDによりpaxillineの21位と22位がダイプレニル化された化合物（昨年度報告）から生合成されると推定されるlolitremの生合成機構の詳細について検討する。
ヌクレオシドの5’位の炭素―炭素結合生成メカニズムの解明では、ポリオキシン生合成遺伝子破壊株が蓄積する中間体をco-synthesis等の手法で同定した後、関与する酵素の同定を試みる。
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[Journal Article] Reconstitution of biosynthetic machinery for indole-diterpene paxilline in Aspergillus oryzae.2013
Author(s)
K. Tagami, C. Liu, A. Minami, M. Noike, T. Isaka, S. Fueki, Y. Shichijo, H. Toshima, K, T. Dairi, and H. Oikawa.
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 135
Pages: 1260-1263
DOI
Peer Reviewed
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