2019 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of highly functionalized naphthoquiones based on the mechanistic understanding of biosynthetic enzymes
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19H03385
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| Research Institution | Musashino University |
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Principal Investigator |
市瀬 浩志 武蔵野大学, 薬学部, 教授 (40282610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋元 誠 武蔵野大学, 薬学部, 講師 (80552893)
石川 和樹 武蔵野大学, 薬学部, 助教 (30779822)
熊本 卓哉 広島大学, 医系科学研究科(薬), 教授 (50292678)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 生合成 / フラビン / 酸素添加 / 酵素解析 / モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Streptomyces coelicolor A3(2)の生産するactinorhodin(ACT)は、ナフトキノン(NQ)二量体の基本骨格を有し、Type II 型polyketide synthase (PKS)を中核とする単機能酵素群による多段階反応の中に、連続酸素添加並びに位置特異的二量体化という高度官能基化を伴って生合成される芳香族ポリケタイド化合物である。ACTならびにNQのC-配糖体構造をもつmedermycin (MED)とgranaticin (GRA)に関与する生合成酵素群を利用して、NQ骨格形成に含まれる高度官能基化機構の統合的解明を基盤としてk下記の6つの目的を設定して研究を展開している。
1.フラビン依存型酸素添加酵素（FMO）ActVA-5/ActVBと類縁酵素の機能解析; 2.改変型FMO酵素群の設計・調製と二量体化酵素ActVA-4/ActVA-3の機能解析; 3.天然型および改変型各種FMOによる各種多環性基質への酸素添加システム構築; 4.ActVA-4/ActVA-3による各種NQ型基質による多量体化反応の試行; 5.AcVA-4/ActVA-3類縁酵素によるNQ型化合物の多量体化反応の実施; 6.改変型高度官能基化酵素システムの設計・調製と高度官能基化NQ化合物の創成.
2019年度は、目的1に関連してActVA5/ActVBの酵素機能を基質である6-Deoxydihydrokalafungin（DDHk)を用いて実施、C-6とC-8に連続水酸化を行う酵素であることを確認した。また、両酵素系のホモログであるMed-7/Med-13系ならびにGra-12/Gra-34についても機能解析を実施し前者が単機能性、後者が二機能性であることを示した。これらの機能選択性については、ホモロジーモデリングを用いる解析で明らかにできた。
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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
2020年度から着手予定だった改変型FMOの解析についても本年度中から開始できているのでこの判断に至った。また、研究分担者ならびに研究協力者との定期的な情報交換ができており、効果的な連携ができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り、 2.改変型FMO酵素群の設計・調製と二量体化酵素ActVA-4/ActVA-3の機能解析を精力的進めていきたいが、現在、感染症問題で2020年4月以降、実験系研究活動が実施できない状況なので、これまでの研究成果のまとめや成果公表も含めて検討している。
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