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2023 Fiscal Year Annual Research Report

生理活性天然物の生合成に関わる三員環構築酵素の精密解析

Research Project

Project/Area Number 23H02145
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

小笠原 泰志  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20732986)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Keywords生合成 / 天然物化学 / 酵素 / 生理活性物質 / 三員環
Outline of Annual Research Achievements

生理活性物質として単離された天然物有機化合物には、シクロプロパンやエポキシド、アジリジンなどの三員環構造を有するものが多く存在する。三員環構造は、大きなひずみに起因する反応性の高さに加え、配座自由度の制限により標的分子への選択性向上や結合安定化に寄与するため、多くの場合、天然物の生理活性発現に重要である。本研究ではその生合成に関わる酵素の反応解析を行った。
(1)ベラクトシンやホルマオマイシンはシクロプロピルアラニン構造を有する。代表者はその生合成機構を解析し、BelK/HrmIがL-リジンから6-ニトロノルロイシンへの酸化反応を触媒し、BelL/HrmJが6-ニトロノルロイシンからニトロシクロプロピルアラニンへの環化反応を触媒することを明らかにした。シクロプロピルアラニン構造を有する構造は2つのみが知られていたが、様々な菌に上記遺伝子の相同遺伝子が分布していた。そこで、相同遺伝子を含む遺伝子クラスターの中でクラスターに含まれる遺伝子がユニークであった遺伝子クラスターを幾つか選択し、それぞれ遺伝子の破壊株を構築して、代謝産物をHPLC で分析した。その結果一株については野生株にしか見られない代謝産物のピークが見いだされた。
(2)マイトマイシン類はアジリジン構造を有する抗腫瘍抗生物質である。その生合成について、アミノヒドロキシ安息香酸とN-アセチルグルコサミンを起点として、前者のアシルキャリアタンパク質へのロードに続いてグリコシル化反応が起こることを見出した。続く3つの反応についてもin vivo, in vitro実験で明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1)については相同遺伝子の解析が進んでいること、(2)についも初期の生合成が明らかになったことからおおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

おおむね順調に推移しており、当初の計画に沿って研究を進める。

  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] ノースカロライナ州立大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ノースカロライナ州立大学
  • [Journal Article] Identification of a new oligomycin derivative as a specific inhibitor of the alternative peptidoglycan biosynthetic pathway2024

    • Author(s)
      Umetsu Shuhei、Tsunoda Takeshi、Kiyanagi Haruka、Inahashi Yuki、Nonaka Kenichi、Dairi Tohru、Ogasawara Yasushi
    • Journal Title

      The Journal of Antibiotics

      Volume: 77 Pages: 182~184

    • DOI

      10.1038/s41429-023-00693-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Peptide epimerase-dehydratase complex responsible for biosynthesis of the linaridin class ribosomal peptides2023

    • Author(s)
      Xiao Wanlu、Tsunoda Takeshi、Maruyama Chitose、Hamano Yoshimitsu、Ogasawara Yasushi、Dairi Tohru
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 87 Pages: 1316~1322

    • DOI

      10.1093/bbb/zbad106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Peptide Epimerase Responsible for D-Amino Acid Introduction in Poly-γ-glutamic Acid Biosynthesis2023

    • Author(s)
      Kato Hinata、Sakuta Moeka、Tsunoda Takeshi、Nakashima Yu、Morita Hiroyuki、Ogasawara Yasushi、Dairi Tohru
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 25 Pages: 349~354

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.3c01000

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 新規ペプチドグリカン生合成経路阻害剤の探索2024

    • Author(s)
      梅津 秀平, 角田 毅, 鬼柳 春花, 稲橋 佑起, 野中 健一, 小笠原 泰志, 大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
  • [Presentation] 新規メナキノン生合成経路阻害剤の探索2024

    • Author(s)
      鬼柳 春花, 菊池 麻里江, 角田 毅, 野中 健一, 稲橋 佑起, 小笠原 泰志, 大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
  • [Presentation] 抗腫瘍抗生物質マイトマイシンの生合成解析2024

    • Author(s)
      高橋 佑大, 角田 毅, 大利 徹, 小笠原 泰志
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
  • [Presentation] イソキサゾリン構造を有するアシビシンの生合成解析2024

    • Author(s)
      布田 大志, 小笠原 泰志, 大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
  • [Presentation] Unprecedented Peptide Epimerases for Natural Products Biosynthesis2023

    • Author(s)
      Yasushi Ogasawara and Tohru Dairi
    • Organizer
      Japan-German Joint Symposium on Natural Product Biosynthesis
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] メナキノン新規生合成経路阻害剤の探索2023

    • Author(s)
      鬼柳 春花, 菊池 麻里江, 小笠原 泰志, 大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部2023年第一回講演会
  • [Presentation] Two Novel Peptide Epimerases Involved in the Biosynthesis of Ribosomally Synthesized and Posttranslationally Modified Peptides2023

    • Author(s)
      Yasushi Ogasawara and Tohru Dairi
    • Organizer
      3rd Japan-Switzerland-Germany Workshop on Biocatalysis and Bioprocess Development
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 抗腫瘍抗生物質マイトマイシンの生合成解析2023

    • Author(s)
      高橋 佑大, 中川 陽, 角田 毅, 大利 徹, 小笠原 泰志
    • Organizer
      第37回日本放線菌学会大会
  • [Presentation] ペプチドグリカン新規生合成経路阻害剤の探索2023

    • Author(s)
      梅津 秀平, 角田 毅, 稲橋 佑起, 野中 健一, 小笠原 泰志, 大利 徹
    • Organizer
      第37回日本放線菌学会大会
  • [Presentation] αα二置換アミノ酸を有する天然物の合成研究2023

    • Author(s)
      角田 毅, 古村 淳吉, 山崎 陽香, 小笠原 泰志, 大利 徹
    • Organizer
      第37回日本放線菌学会大会
  • [Presentation] Peptide epimerase responsible for D-amino acid introduction in poly-γ-glutamic acid biosynthesis2023

    • Author(s)
      Hinata Kato, Moeka Sakuta, Takeshi Tsunoda, Yu Nakashima, Hiroyuki Morita, Yasushi Ogasawara, and Tohru Dairi
    • Organizer
      The 60th Japanese Peptide Symposium
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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