2022 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of a tandem-macrocyclase in nonribosomal peptide synthetases
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21K15285
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
今野 翔 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (70882190)
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2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非リボソームペプチド合成酵素 / ペプチド環化酵素 / チオエステラーゼ / 環状ペプチド / 生合成 / NRPS / 化学酵素合成 / ハイブリッド合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然化合物の中でも環状ペプチドは、高い生体内安定性や標的選択性から有用な医薬資源である。このような環状ペプチドの多くは、非リボソームペプチド合成酵素（NRPS）によって合成され、環化は主にチオエステラーゼ（TE）ドメインがなっている。我々は、Pseudomonas属が生産するMA026の生合成酵素の中に、稀なタンデム型TEが存在していることを見出した。本研究では、タンデム型TEの機能解析と酵素を利用したMA026誘導体合成への応用について検証した。
今年度はまず、合成基質MLPを用いて組換えタンパク質であるMazC_TE1-TE2が酵素活性を有しているか調べた。その結果、酵素依存的な環状ペプチドの生成が確認できた。次に、それぞれのTEのみからなるMazC_TE1およびMazC_TE2を用いて同様の実験を行ったところ、MazC_TE1のみが環化反応を触媒した。一方、MazC_TE2はMLPと全く反応しなかったことから、MazC_TE2の役割を明らかにするため、想定される様々な基質を用いて評価を試みたが、どの基質とも反応しなかった。これらの結果から、MA026合成酵素において、TE1が基質の環化反応を担っていると結論づけた。一方、組換え酵素を利用した実験でMazC_TE2の役割を明らかにすることはできなかった。
続いて、MazC_TE1が化学酵素合成に応用可能か検証するため、TE1の基質特異性について調べた。合成基質のそれぞれのアミノ酸をアラニンに置換した基質誘導体を合成し、TE1と反応させたところ、ほとんどの基質が認識され、MA026誘導体となることが判明した。 また、環化点であるセリンについて他の求核性アミノ酸に置換したところ、対応するMA026誘導体が生成された。これらの結果から、MazC_TE1は高い基質許容性を有しており、有用な生体触媒となりうることが明らかとなった。
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