2015 Fiscal Year Research-status Report
新規ハイブリッド型ポリケタイド合成酵素Steelyの産物多様性創出機構の解明
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15K01807
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
齊藤 玉緒 上智大学, 理工学部, 教授 (30281843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門分子生物工学研究グループ, 研究グループ長 (60371085)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生合成 / ポリケタイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
具体的内容：細胞性粘菌の Steely酵素は、これまで別個の酵素と考えられてきたI型ポリケタイド合成酵素（PKS）とIII型PKSが融合するという特異な構造を持つ。さらにSteely酵素の場合は発生段階に応じて、酵素の発現場所や構造を変化させ、異なる産物を与えることがこれまでの研究結果から推定された。本研究ではSteelyB酵素をモデルとして複数の異なる産物を与える産物多様性創出の機構を解明することを目的としている。本年度はまず、SteelyB酵素によって作り出される第二の化合物LCCの構造の最終決定を試みた。質量分析、NMR、および結晶解析の結果から複数存在するLCCのうちの最もメジャーなものの構造を決定することができた。これは今までに報告のない新規化合物であることが分かった。また、第二の化合物の合成には第一の産物であるDIF-1の存在が必要であることが示唆され、酵素の構造変換にその産物が関与している可能性が見出された。
意義・重要性：Steely酵素が細胞性粘菌の発生段階によって、融合型から単独のIII型酵素へとその構造を変化させ、新たな産物を作り出す産物多様性創出機構を解析するもので、その反応には興味深い酵素反応を含んでいる。ポリケタイドの生合成は単に酵素反応の寄せ集めによるものではなく、その生合成機構の解明には多段階酵素反応をいかに効率的に稼働させるかを理解する必要がある。本研究はこの視点から一つの酵素が複数の産物を与える仕組みの謎に迫るものである。今年度、LCCの構造を決定したことにより生合成経路の予測が可能になった。
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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
これまで量的な問題から精製が困難であった第二の化合物LCCについて、大量培養と精製法の確立によって精製サンプルの単離に成功した。その精製サンプルについて質量分析、NMR、結晶解析を行うことによって詳細な構造を決定することができた。さらに、決定された構造に基づき生合成経路を予想することができた。また、SteelyB酵素の構造変換には第一の産物であるDIF-1の存在が必要であることを示唆する結果を得ることができ、産物多様性機構の新しい側面を見出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針として次年度は以下の２点に絞って研究を進め、生合成経路の全体像を把握、検証したい。
１）SteelyB酵素の構造変換にDIF-1がどのように関与しているのかの分子生物学的、生化学的な検証
２）LCCの生合成酵素の一つとして考えられている塩素付加酵素ChlAの機能の実験的検証
以上の結果に基づき生合成経路の全体像から、これまで検証することができなかったカップリング反応とメチル化の機構を推定し、生合成マシナリーと駆動システムの解明を目指したい。
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