2021 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanistic Enzymology of Radical SAM Enzymes in Natural Product Biosynthesis
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18H02095
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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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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ラジカルSAM酵 / 天然物 / 生合成 / 反応機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アデノシルホパンは、細菌の細胞膜の流動性と透過性を調節すると考えられているC35ホパノイドの重要な前駆体である。本年度は、このアデノシルホパン合成酵素であるHpnHの詳細な機能解析を行った。アデノシルホパンは、ジプロプテンと5'-デオキシアデノシルラジカルとの間の架橋反応によって形成され、ラジカルS-アデノシル-L-メチオニン（SAM）酵素HpnHによって触媒される。
我々は既にStreptomyces coelicolor A3（2）由来のHpnH（ScHpnH）は、ジプロプテンを（22R）-アデノシルホパンに変換することを明らかにしている。しかしながら、立体選択的なC-C結合の形成メカニズムは不明であった。本年度は酵素の発現量の優れていたエタノール生産菌Zymomonas mobilisのHpnH（ZmHpnH）を用いて、生化学実験および変異体の分析を行った。まず、ZmHpnHはScHpnHと同様に（22R）-アデノシルホパンを生成することを確認した。そこで、ラジカル中間体へと水素原子供与すると考えられたシステインおよびチロシン残基をアラニンに変異させ、酵素反応を検討した。その結果 ZmHpnHのCys106Ala変異体は、野生型酵素の40分の1の活性を持ち、かつ （22R）-および（22S）-アデノシルホパンの両方を生産した。さらに、ラジカルトラッピング実験により、２２位のラジカル中間体が生成していることを確認できた。これらの実験により、 アデノシルホパン合成酵素の反応では、Cys106のチオールが２２位に生成したラジカル中間体に水素原子を供与し反応を完了させることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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