2013 Fiscal Year Research-status Report
生合成酵素を利用した新規teleocidin Bアナログの創製
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25750382
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
淡川 孝義 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (80609834)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | protein kinase C / 結晶構造解析 / 異種発現 / 放線菌 / teleocidin B / プレニル基転移酵素 / lyngbyatoxin A / メチル化酵素 |
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| Research Abstract |
Streptomyces lividans生体内での異種発現によって、teleocidin B-4(TB)生合成に関わる生合成遺伝子tldABCを含む遺伝子クラスター(tldクラスター)がTB前駆体であるlyngbyatoxin Aを合成することを示した。indoclatam VとC10のゲラニル二リン酸を基質として、リバースプレニル化を触媒するプレニル転移酵素TldCのアポ体のX線回折データを1.95 オングストロームの解像度で、セレノメチオニン置換体のデータを2.11オングストロームの解像度で取得することに成功した。このセレノメチオニン置換体のデータを元に移送決定することによってTldCの全体構造、活性残基の構造を決定することができた。同時にindolactam VにC5ユニットのプレニル基を転移するMpnDの結晶構造解析に成功し、その構造を決定することに成功した。今後、リガンドと酵素との共結晶、C10ユニットのプレニル基を転移するTldCとMpnDの構造比較により、さらなる酵素の構造機能活性相関が進むことが期待できる。また、tldクラスターをゲノム中に含むS. lividansに対してゲノム情報より見出だしたC-methyltransferaseホモログを順次導入することによって、lyngbyatoxin A のgerayl基のメチル化を触媒する酵素のスクリーニングを行った。その結果、一つのメチル化酵素(TldD)を導入したStreptomyces lividansはTDを生成することが明らかとなった。TldD遺伝子はtldクラスターから離れた位置に存在するため、本研究はクラスター外の修飾酵素を見出した画期的な研究例となる。今後、TldDが単独でgeranyl基のメチル化と、TB骨格合成するために必要なプレニル基の環化を触媒するかin vitroで試験する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
TldC、MpnDの結晶構造解析に成功し、その全体構造を決定するに至った。この結果を元に、今後の詳細なTldCの構造解析が期待できる。また、異種発現を利用した効率の良い生合成遺伝子同定の手法により、teleocidin B-4の生合成に関わる鍵酵素の取得に成功した。遺伝子クラスター外の生合成遺伝子同定の例は少なく、本研究は画期的な成功例といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、TldC、MpnDのリガンドとの共結晶を構造解析し、C5、C10のプレニル基の認識、リバースプレニル化反応に重要なアミノ酸残基を同定する。その結果見出だしたアミノ酸残基に変異を加えることによって、プレニル基付加の位置特異性、およびプレニル二リン酸特異性の改変を試みる。また環化反応に重要なTldDのin vitro反応を試験し、TldDが単独で、メチル化、環化の二つの反応を触媒するか試験する。
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