2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanistic Enzymology of Radical SAM Enzymes
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15H03834
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
江口 正 東京工業大学, 理学院, 教授 (60201365)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ラジカルSAM酵素 / 生合成 / 反応機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、ホスホマイシンの生合成に関わるラジカルSAM酵素の機能解析について検討した。ホスホマイシンはStreptomyces属やPseudomonas属によって生産される抗生物質であり、その幅広い抗菌活性から臨床医学において広く利用されている。ホスホマイシンは天然物の中でも比較的小さな分子でありながら、オキシラン環にホスホン酸ユニットが直接結合しているというユニークな構造を持つことから、その構築機構に興味が持たれ、古くから生合成研究が精力的に行われてきた。Streptomyces属においてホスホマイシン生合成では、コバラミン依存ラジカルSAM酵素Fom3が2-ヒドロキシエチルホスホン酸（HEP）のC-2位のメチル化を触媒すると考えられてきた。
しかしながら、ごく最近、Fom3の基質はHEPではなく、シチジリル化されたHEP（HEP-CMP）であることを共同研究により明らかになった。そこで、fom3 遺伝子と鉄硫黄クラスター生合成マシナリーを大腸菌にて共発現させ、金属アフィニティークロマトグラフィーによりほぼ純粋な組換え酵素を得た。嫌気条件にて、精製Fom3の活性中心である鉄硫黄クラスターを再構成した後、メチルコバラミン、ジチオトレイトール、還元剤NADH及び電子伝達物質であるメチルビオローゲン存在下においてSAMとHEP-CMPを混合したところ、メチル化生成物が確認できた。また、シチジリル化されていないHEPをHEP-CMPの代わりに反応させた時には5'-デオキシアデノシンは生成しなかったことから、HEP-CMPがFom3の真の基質であることが明らかとなった。さらに、基質・生成物の化学量論量を見積もることにより、本反応の反応機構を提案するに至った。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Fosfomycin Biosynthesis via Transient Cytidylylation of 2-Hydroxyethylphosphonate by the Bifunctional Fom1 Enzyme2017
Author(s)
Su-Hee Cho, Seung-Young Kim, Takeo Tomita, Taro Shiraishi, Jin-Soo Park, Shusuke Sato, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi, Nobutaka Funa, Makoto Nishiyama, Tomohisa Kuzuyama
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Journal Title
ACS Chem. Biol.
Volume: 12
Pages: 2209-2215
DOI
Peer Reviewed
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