Generation of highly functionalized naphthoquiones based on the mechanistic understanding of biosynthetic enzymes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03385
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
• Research Institution: Musashino University
• Principal Investigator: Ichinose Koji 武蔵野大学, 薬学部, 教授 (40282610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 橋元 誠 武蔵野大学, 薬学部, 講師 (80552893)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 生合成 / ナフトキノン / 酸素添加 / 二量化 / モデリング / 放線菌 / 酵素

Outline of Final Research Achievements

A number of highly functionalized naphthoquinone (NQ)-type natural products are known to possess useful biological activities. In this study, we analyzed the functions of the actinodhodin and lomaiviticin A biosynthetic enzymes involved in oxygenation and dimerization (ActVA-5, ActVB, ActVA-4, ActVA-3, and Lom-19) derived from actinomycetes, and obtained the following results, leading to the basis for the construction of a new highly functionalized NQ production system.
(1) ActVA-5/ActVB is involved in continuous hydroxylation as a two-component oxygenase.
(2) ActVA-4/ActVA-3 is an unprecedented new aryl coupling enzyme system.

Free Research Field

天然物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ビタミンE・Kやメナキノンなどの内在性生理活性物質である他、強力な抗腫瘍活性を有するものまで、ナフトキノン（NQ）骨格を有する天然物は、魅力ある研究対象である。さらにNQ二量化により中分子NQ骨格に展開できれば、医薬品化学領域での応用可能性はさらに大きくなる。本研究により解明されたActVA-4/ActV-3システムによるヘテロ二量化反応は、ビアリール生成経路に新たな可能性を付与するものであり、関連領域への波及効果は大きい。