2019 Fiscal Year Annual Research Report
ケミカルバイオロジー研究が解き明かすテヌアゾン酸の3W1H
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18H03945
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
長田 裕之 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 副センター長 (80160836)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永野 真吾 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (60286440)
本山 高幸 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (70291094)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 植物病原菌 / 共生 / 二次代謝産物 / かび毒 / 生合成メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テヌアゾン酸をどのように作るのかに関しては、独自に見いだしたユニークな生合成酵素TAS1について、立体構造解析に基づく触媒メカニズム解明を目指している。TAS1のKS（ketosynthase）ドメインは、他のKSドメインとは異なる特異的な配列を持ち、鍵となるディークマン環化反応を触媒することを我々は見いだしている。この反応のメカニズムを明らかにするためKSドメインの結晶を用いてX線結晶構造解析を行い、基質非結合型の構造を決定している。構造情報を基に変異酵素を作製し、ディークマン環化反応に関与するアミノ酸を明らかにした。また、質量分析によりそれぞれの変異酵素で基質がローディングされるかどうかを明らかにした。更に、グループDのTAS1ホモログが作る化合物の構造を明らかにした。テヌアゾン酸をいつ作るのかに関しては、テヌアゾン酸の生産制御メカニズムを明らかにし、テヌアゾン酸の生理的役割の解明につなげることを目指している。天然化合物ライブラリーから取得していたテヌアゾン酸生産誘導化合物NPD938がイネいもち病菌及びテルペンドール生産菌で二次代謝制御活性を持つことを見出していた。テルペンドール生産菌でNPD938により生産誘導されるピリドキサチンの生合成遺伝子クラスターを同定し、生産制御に関与する遺伝子を同定した。テヌアゾン酸をなぜ作るのかについては、テヌアゾン酸の標的生物に対する生物活性を明らかにすることを目指している。イネいもち病菌のTAS1の常時発現株では、ジャスモン酸の情報伝達系の活性化と、サリチル酸の情報伝達系の抑制が起こり、病原性が低下することを見出している。グループDのTAS1ホモログが作る化合物の生物活性を評価したところ、動物細胞とマラリア原虫に対する生育阻害活性が認められ、テヌアゾン酸とは異なる機能を持つことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
テヌアゾン酸の生合成メカニズムの解析に関しては、構造情報を基に変異酵素を作製し、ディークマン環化反応に関与するアミノ酸を明らかにするとともに、質量分析によりそれぞれの変異酵素で基質がローディングされるかどうかを明らかにした。また、グループDのTAS1ホモログが作る化合物の構造を明らかにした。テヌアゾン酸の発現制御メカニズムの解析に関しては、テルペンドール生産菌でNPD938により生産誘導されるピリドキサチンの生合成遺伝子クラスターを同定し、生産制御に関与する遺伝子を同定した。テヌアゾン酸の標的生物に対する生物活性に関しては、グループDのTAS1ホモログが作る化合物の生物活性を評価し、動物細胞とマラリア原虫に対する生育阻害活性を示し、テヌアゾン酸とは異なる機能を持つことが示唆された。以上のように、おおむね順調に研究が進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
テヌアゾン酸の生合成メカニズムの解析に関しては、構造情報をもとにした変異酵素作製等による反応メカニズムの解析を継続するとともに、ドッキングシミュレーション等による反応メカニズムの解析を継続する。また、TAS1ホモログが生産する化合物の発掘を継続するとともに、生合成メカニズムの解析を進め、テヌアゾン酸との生合成メカニズムの違いを明らかにする。テヌアゾン酸の発現制御メカニズムの解析に関しては、NPD938により発現誘導される遺伝子クラスターの解析を継続し、発現誘導に関与する因子を同定する。また、ケミカルバイオロジー的手法でのNPD938の標的タンパク質の探索を継続する。テヌアゾン酸の標的生物に対する生物活性に関しては、イネいもち病菌のイネへの感染におけるテヌアゾン酸の役割についての解析を更に進める。また、TAS1と同様に感染後期に発現誘導されるイネいもち病菌の二次代謝遺伝子の病原性への関与、及びTAS1との関連の解析を継続する。更に、TAS1ホモログが生産する化合物の様々な生物に対する増殖阻害活性の解析を行い、作用の特異性を明らかにする。
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