2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study for reaction control of multifunctional cytochrome P450 enzyme MycG
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19K05851
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
安齊 洋次郎 東邦大学, 薬学部, 教授 (20318299)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福本 敦 東邦大学, 薬学部, 講師 (50516391)
飯坂 洋平 東邦大学, 薬学部, 講師 (40770425)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多機能型P450 / レドックスパートナー / マクロライド系抗生物質 / mycinamicin / 反応制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チトクロムP450酵素(P450)MycGはマクロライド系抗生物質mycinamicinの生合成において水酸化とエポキシ化の連続した2段階の酸化反応を触媒する。レドックスパートナーであるferredoxin reductaseとferredoxinをMycGに融合したMycGFNR-Fd融合酵素のレドックスパートナー領域にランダム変異を導入することで、最初の水酸化反応だけを触媒する複数の変異体を大腸菌のwhole cellアッセイ系を用いて取得した。
多機能型P450の反応制御はいくつか報告されているが、それらはいずれも酵素の特性に合わせた変異導入など各酵素に特異的な制御であった。本研究課題により取得した変異体はレドックスパートナー領域内の変異であり、このレドックスパートナーは多くのP450と相互作用することから種々の多機能型P450と融合させることで、多段階の反応を一律的に制御できると考えられる。
本年度は融合酵素の変異体を利用し、本来の生合成では多機能型P450の連続的酸化反応により一過的な生成物である生合成中間体の効率的な生産系を構築できるか検証した。水酸化のみを触媒するMycGFNR-Fd融合酵素の変異体をコードする遺伝子を染色体組込型ベクターに挿入し、mycG遺伝子を欠損させたmycinamicin生産菌に導入した。これらの株ではMycGによる2段階の酸化反応により生じるmycinamicin IIが生成され、MycGの反応制御が認められなかった。mycinamicin生産菌にはMycGと相互作用するnativeなレドックスパートナーが存在するため、その作用が優先的に生じたことが要因として推定された。nativeなレドックスパートナーを同定し、欠損させることで機能改変したMycGFNR-Fd融合酵素の応用による希少な生合成中間体の生産が可能となると考えている。
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