2015 Fiscal Year Annual Research Report
モジュール型ポリケタイド合成酵素のリプログラミングによる非天然型新規化合物の創出
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26560428
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 郁朗 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (40305496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 生合成 / ポリケタイド合成酵素 / 生合成工学 / 合成生物学 / ポリエン化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
モジュール型ポリケタイド合成酵素(I型PKS)の生成物には医薬品シード化合物が数多く含まれるため、その改変酵素を創出し、新規化合物を取得することは創薬にとって有益である。抗真菌活性を示すポリエン化合物、mediomycin、ECO-02301等の骨格構造は互いに類似しているものの、水酸基、二重結合の位置、ポリケタイド鎖の長さ等が異なる。こうした構造の違いは酵素の触媒ドメイン、モジュール構造の差異によって生じ、これは、水平伝播、相同組替えに基づいたPKS遺伝子の進化によって生み出される。本研究では、複数のポリエン合成酵素触媒ドメインの比較検討に基づき、ポリケタイド生合成アセンブリーラインの分子多様性創出の法則性を明らかにする。さらに遺伝子の人為的組み換えにより、非天然型新規ポリエン抗生物質の生産に挑戦することを目的とした。
mediomycinについては、これまで生合成遺伝子情報より立体配置が予想できることを明らかとしたが、有機合成的な絶対立体配置の同定を試みた。Trost法により決定された立体は全て遺伝子情報より予測された立体と一致していたことから、遺伝子によるmediomycinの立体決定が信頼できることが示された。
次に、新規直鎖ポリエン類縁体の同定を行った。mediomycinとECO-02301は構造上類似しており、生合成遺伝子クラスターの分析から共通の祖先を持つことが示唆されたが、他にも同様の直鎖ポリエンは単離報告があり、遺伝子比較によりさらなる組み替えメカニズムの解析が可能になることが推測された。そこで全合成のターゲットともなっているtetrafibricinの遺伝子クラスターの探索に着手した。興味深いことに、tetrafibricin産生菌はより分子量の大きな新規化合物neotetrafibricinを与え、tetrafibricinはこの新規化合物の生合成中間体であることが示唆された。新規化合物の構造はMS及びNMRにより決定、候補生合成遺伝子クラスターも取得した。
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[Journal Article] Rational control of polyketide extender units by structure-based engineering of a crotonyl-CoA carboxylase/reductase in antimycin biosynthesis2015
Author(s)
Zhang, L., Mori, T., Zheng, Q., Awakawa, T., Yan, Y., Liu, W., Abe, I.
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 54
Pages: 13462-13465
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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