The engineering of terpene cyclase based on the knowledge on control of transition state

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17KT0095
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Transition State Control
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Awakawa Takayoshi 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (80609834)
• Project Period (FY): 2017-07-18 – 2020-03-31
• Keywords: テルペン環化 / 生合成酵素

Outline of Final Research Achievements

In this study, we clarified the transition state control mechanism for terpene cyclization enzymes to stabilize cations and lead to various rearrangements by docking a transition state model of terpene cyclization to the enzyme. By introducing a mutation into the enzyme based on this finding, we created a terpene cyclization pattern that is different from the natural one. In particular, we focused on sesterterpene cyclases, meroterpenoid cyclases, and prenyl oxidases, and discovered new enzymes from the genomic database. Consequently, we obtained the knowledge about the enzyme control of natural terpene cyclization.

Free Research Field

天然物化学、酵素工学、醗酵学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アルテミシニン(寄生虫薬、2015年ノーベル医学生理学賞)、パクリタキセル(抗がん剤として広く利用)に代表されるように、テルペン化合物は多くの医薬品資源を含む。酵素を用いて、有用テルペノイド化合物を合成するためには、その生合成の鍵反応であるテルペン環化反応への理解が必要不可欠である。本研究では、テルペン環化反応の理解と制御のために、その遷移状態の酵素制御様式の解明、新規テルペン環化酵素の取得を行った。この結果で得られた、酵素配列の詳細な比較、テルペン環化酵素の反応制御によって、酵素を用いた新規医薬品製造技術の開発が進むことが期待される。