Enzymatic Cascade in Pseudomonas that Produces Pyrazine from Amino Acids

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K15257
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: MASUO Shunsuke 筑波大学, 生命環境系, 助教 (10767122)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ピラジン / 生合成 / アミノ酸

Outline of Final Research Achievements

Pyrazines are biologically active pheromones and odors distributed among biological systems while their biosynthesis mechanism are fairly understood. The function of bacterial pap gene cluster revealed unique pathway for 2,5-dimethyl-3,6-bis(4-aminobenzyl)-pyrazine (DMBAP) synthesis that novel family of α-oxoamine synthase initially converts an amino acid to aminoketone, which couples to be a dihydropyrazine and forms the pyrazine DMBAP by novel dihydropyrazine oxidase. This finding establishes the novel enzymic framework of pyrazine biosynthesis.

Free Research Field

生化学、応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自然界でピラジン類縁体が発見されてから半世紀以上経つが、本研究により初めてアミノ酸を原料としたピラジン環の生合成機構が明らかとなった。PapDおよびPapFをコードすると予想される遺伝子は細菌に広く保存されていたため、多くの細菌が同様の機構でピラジン類縁体を生合成している可能性がある。自然界にはアミノ酸を原料とすると予想されるピラジン類縁体が多く存在するため、本知見はこれら化合物の生合成経路を解明するための基礎的知見として重要である。また、本生合成経路を改変・利用することで、アミノ酸原料からのピラジン化合物の生産といった、合成生物学的な研究を行うことが可能になると考えられる。