2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15H03110
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大利 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70264679)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱野 吉十 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (50372834)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シュードトリペプチド / カルボニルメチレン / ATP-grasp / 放線菌 / ケトメミシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度、放線菌に見出したアミド結合形成反応を触媒するATP-grasp ligase遺伝子を含む6つの遺伝子を異種発現させることにより、これら遺伝子群はカルボニルメチレン構造を有する新規なシュードトリペプチド（ケトメミシン）の生合成に関与することを明らかにした。
ケトメミシン生合成遺伝子クラスターに存在する6つの遺伝子のうち、ペプチドリガーゼとアミジノ基転移酵素については組換え酵素を用い詳細な酵素学的諸性質を明らかにした。また、これまでカルボニルメチレン構造の生合成に関する報告はないことから解明を試みた。上記の結果からペプチドリガーゼとアミジノ基転移酵素遺伝子以外の4つの遺伝子が関与すると予想されたことから組換え酵素を用いて解析を行った。最初に初発反応を担うと予想したアルドラーゼの酵素反応を検討した。本アルドラーゼはクエン酸の分解に関わるクエン酸リアーゼと相同性を有しており、当初アセチルCoAとフェニルピルビン酸からベンジルリンゴ酸CoAが生成すると予想したが反応は進行しなかった。しかしアセチルCoAの代わりにマロニルCoAを用いた場合には脱炭酸を伴って反応が進行した。続いて脱水素酵素をアルドラーゼ生成物と反応させたところ、ベンジルフマリルCoAへと変換されることがわかった。さらにピリドキサールリン酸依存酵素であるグリシン-C-アセチルトランスフェラーゼ様酵素が2回目の炭素-炭素結合形成を触媒し、最後にNADPH依存還元酵素により二重結合が還元されカルボニルメチレン構造を持つシュードジペプチドが生成することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ケトメミシンのカルボニルメチレン構造が、4つの酵素により生合成されることを組換え酵素を用いたin vitro実験で完全証明できたことから、当初の目的を100％達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
カルボニルメチレン構造の形成に関与する4つの酵素遺伝子の相同遺伝子が、放線菌のゲノムデータベースに存在し、かつケトメミシンの生合成遺伝子群とは異なる遺伝子とクラスターを成していることから、異種宿主発現等により関与する天然物の同定を行う。
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Research Products
(10 results)
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[Presentation] Exploring peptide ligase orthologs in actinobacteria2016
Author(s)
Y. Ogasawara, J. Kawata, M. Noike, Y. Satoh, K. Furihata, and T. Dairi
Organizer
The Fifth International Conference on Cofactors (ICC-05) and Active Enzyme Molecule 2016 (AEM 2016)
Place of Presentation
宇奈月国際会館（富山県・黒部市）
Year and Date
2016-09-04 – 2016-09-08
Int'l Joint Research
