2023 Fiscal Year Annual Research Report
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22K19282
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
久米田 博之 北海道大学, 先端生命科学研究院, 学術専門職 (00399966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
姚 閔 北海道大学, 先端生命科学研究院, 名誉教授 (40311518)
尾瀬 農之 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (80380525)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | NMR / disorderd protein / natural product / polyether / 結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
立体構造を形成しないIntrinsically Disordered Proteinとして特に研究が進んでいる蛋白質は，高等生物シグナル伝達系や転写翻訳系に多く含まれ，他の蛋白質との相互作用時に過渡的部分構造形成をおこなう。それに対し，ポリペプチド鎖の大部分がIDPで構成される酵素はこれまで報告が無い。例えば金属イオン要求性の酵素が，金属イオン非存在下で部分的にdisorderするといった局所的な例（多数）が公知であるのみである。しかし，我々は，ポリエーテル系抗生物質モネンシン環化酵素MonBIIが，酵素全体が可逆的IDPであることを提唱した。MonBIIはエポキシド骨格を持つポリケタイド鎖のエーテル環化反応を触媒し，モネンシン生合成最終経路を担う酵素である。これまでに NMRを用いてMonBIIのペア蛋白質MonBIがあるときのみ可逆的構造形成し触媒能を発現することを突き止め，MonBI/MonBII複合体の結晶解析やHSQCスペクトル帰属をおこなった。また，Near-UVおよびFar-UVスペクトルを用いて，MonBI非存在下で構造を形成しない領域を絞ることができた。MonBIIの性質としては，溶液中で多型であることが，Native-MSやゲル濾過クロマトグラフィの結果から観測された。ポリエーテル系天然物生合成経路に存在するエーテル環化酵素は，PAPA型とAPPA型に分けることができ，いずれにおいても，MonBI型，MonBII型の蛋白質がゲノム上に存在することがわかるが，MonBII型酵素はMonBI型の蛋白質と結合しないと活性発現をおこなわないという，統一的な理論を提唱できた。これは，1983年に発表された連続的エーテル環化カスケード（ポリエンーポリエポキシド仮説，CCWモデル）と一致し，初めてポリエーテル天然物環化反応を体系的に説明できたという意義が大きい。
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