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2013 Fiscal Year Annual Research Report

X線結晶構造解析と計算化学を基盤とした植物ポリケタイド合成酵素の構造基盤の確立

Research Project

Project/Area Number 24710246
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

森田 洋行  富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 教授 (20416663)

Keywordsポリケタイド / 閉環酵素 / X線結晶構造解析 / 酵素工学
Research Abstract

キダチアロエ由来オクタケタイド合成酵素(OKS)は,8分子のマロニルCoAを縮合してSEK4/SEK4bを生産するIII型ポリケタイド合成酵素(PKS)である.既に我々は,OKSの活性中心キャビティを構成するAsn222にGly変異を導入することで,マロニルCoA10分子縮合からなるSEK15を,さらに,この変異酵素の結晶構造に基づき,Phe66をAsn222G変異と同時にLeuに置換することで,12分子のマロニルCoA縮合からなるTW95aの生産に成功した.今回我々は,III型PKSのさらなる触媒機構の拡張を目指して,OKS F66L/N222G二重変異酵素のX線結晶構造を2.49Åの分解能で取得した。その結果、Phe66L変異の導入は活性中心キャビティ周辺の二次構造に動的変化をもたらし、これにより、活性中心キャビティを拡大して、12分子のマロニルCoA縮合を可能にしている可能性が示された。次に、F66L/N222G変異酵素と反応中間体複合体が結合した結晶構造を2.50Åの分解能で取得し、その活性中心キャビティの形状と二次構造のゆらぎについて検討したところ、やはりこの場合でも、Phe66L変異の導入により、その周辺の二次構造に動的変化が起きやすくなっている可能性が示唆された。さらに、本解析では、Tyr50とAla219の後方に新たなポケットが生じる可能性が示された。そこで、F66L/N222G変異と同時に、Tyr50とAla219をPheとGlyに各々変換した3重変異体酵素を作成し、マロニルCoAを基質としたそれらの酵素反応生成物についてLC-MSを用いて分析した。その結果、F66L/A219G/N222G変異酵素が、SEK4bの生成量を飛躍的に増大し、さらにTW95aの生成量を若干増大することが判明した。他の基質と組み合わせることにより新規化合物の創出が期待される。

  • Research Products

    (21 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Muchimangins E and F: novel diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata2014

    • Author(s)
      Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
    • Journal Title

      Tetrahedron Lett.

      Volume: 55 Pages: 1916-1919

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2014.01.149

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two new diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata2014

    • Author(s)
      Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
    • Journal Title

      Nat. Prod. Comm.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cloning and structure-function analyses of quinolone- and acridone-producing novel type III polyketide synthases from Citrus microcarpa2013

    • Author(s)
      Takahiro Mori, Yoshihiko Shimokawa, Takashi Matsui, Keishi Kinjo, Ryohei Kato, Hiroshi Noguchi, Shigetoshi Sugio, Hiroyuki Morita, Ikuro Abe
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 288 Pages: 28845-28858

    • DOI

      10.1074/jbc.M113.493155

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heptaoxygeneted xanthones as anti-austerity agents from Securidaca longepedunculata2013

    • Author(s)
      Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
    • Journal Title

      Bioorg. Med. Chem.

      Volume: 21 Pages: 7663-7668

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2013.10.027

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張2013

    • Author(s)
      森田洋行
    • Organizer
      新学術領域研究生合成マシナリー 第6回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      千葉大学(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      20131206-20131207
  • [Presentation] New insight into substrate promiscuity and catalytic versatility of a fungal indole prenyltransferase2013

    • Author(s)
      Hiroyuki Morita, Ikuro Abe
    • Organizer
      Enzyme Engineering XXII: Emerging Topics in Enzyme Engineering
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • Year and Date
      20130922-20130926
  • [Presentation] 芳香族ドデカケタイドを生産する機能改変型アロエ由来ポリケタイド合成酵素の結晶構造解析2013

    • Author(s)
      森田洋行,大瀧翔太,松井崇,阿部郁朗
    • Organizer
      日本生薬学会第60回年会
    • Place of Presentation
      北海道医療大学(北海道石狩郡)
    • Year and Date
      20130907-20130908
  • [Presentation] コンゴ産Securidaca longepedunculataから単離したMuchimanginsの構造決定及び合成研究2013

    • Author(s)
      児玉猛,Dya Fita Dibwe,森田洋行
    • Organizer
      第48回天然物化学談話会
    • Place of Presentation
      アヤハレークサイドホテル(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      20130703-20130705
  • [Presentation] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張

    • Author(s)
      森田洋行
    • Organizer
      新学術領域研究生合成マシナリー 第5回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
  • [Presentation] Engineering of plant type III polyketides synthase

    • Author(s)
      Hiroyuki Morita
    • Organizer
      Seminar on Campus Asia Program University of Toyama 2013
    • Place of Presentation
      慶熙大学校(韓国ソウル)
    • Invited
  • [Presentation] 植物ポリフェノールの骨格生合成酵素群に学ぶ化合物の多様性

    • Author(s)
      森田洋行
    • Organizer
      和漢医薬学総合研究所第34回特別セミナー
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
  • [Presentation] Prenylation of polyketides and alkaloids by exploring indole prenyltransferase for drug discovery

    • Author(s)
      Hiroyuki Morita
    • Organizer
      International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
    • Place of Presentation
      インドネシア大学(インドネシア・ジャカルタ)
    • Invited
  • [Presentation] Directed evolution of botryococcene synthetic enzymes using random mutation

    • Author(s)
      Shusaku Sahashi, Atsuto Kimura, Takayoshi Awakawa, Hiroyuki Morita, Akinori Katabami, Daisuke Umeno, Shigeru Okada, Ikuro Abe
    • Organizer
      International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
    • Place of Presentation
      インドネシア大学(インドネシア・ジャカルタ)
  • [Presentation] Structural diversity of plant polyketide scaffolds

    • Author(s)
      Hiroyuki Morita
    • Organizer
      Scientific Workshop For Natural Products Chemistry Program
    • Place of Presentation
      フエ大学(ベトナム・フエ)
    • Invited
  • [Presentation] 放線菌由来新規インドールプレニルトランスフェラーゼTldCとMpnDの機能解析

    • Author(s)
      森貴裕,張驪駻,淡川孝義,脇本敏幸,森田洋行,阿部郁朗
    • Organizer
      日本薬学会第134年会
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本県熊本市)
  • [Presentation] アサ由来オリベトール酸閉環酵素のあらたな酵素触媒機能の開拓

    • Author(s)
      森田洋行,楊新美,松井崇,阿部郁朗
    • Organizer
      日本薬学会第134年会
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県熊本市)
  • [Presentation] 芳香族ドデカケタイドを生産する機能改変型アロエ由来III型ポリケタイド合成酵素のX線結晶構造解析

    • Author(s)
      松井崇,大瀧翔太,孫昊,阿部郁朗,森田洋行
    • Organizer
      日本薬学会第134年会
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県熊本市)
  • [Presentation] ヒメハギ科植物Securidaca longepedunculataより単離されたMuchimangin類の合成研究

    • Author(s)
      児玉猛,Dya Fita Dibwe, 松井崇,森田洋行
    • Organizer
      日本薬学会第134年会
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県熊本市)
  • [Presentation] Polyoxygenated cyclohexane from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity

    • Author(s)
      Subehan,森田洋行
    • Organizer
      日本薬学会第134年
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県熊本市)
  • [Presentation] Preferential Cytotoxicity of Citrus microcarpa peel against Pancreatic Cancer Cell Lines in Nutrient Deprived Conditions

    • Author(s)
      Dya Fita Dibwe,李雪林, 松井崇, 手塚康弘, 森田洋行
    • Organizer
      日本薬学会第134年
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県熊本市)
  • [Presentation] Preferential cytotoxic constituents from Aframomum melegueta against human pancreatic cancer cell line

    • Author(s)
      手塚康弘,Dya Fita Dibwe,Suresh Awale,森田洋行
    • Organizer
      日本薬学会第134年会
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県熊本市)

URL: 

Published: 2015-05-28  

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