微生物由来新規スチルベン合成酵素の機能解析と非天然型スチルベン誘導体の創出

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26882018
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 森 貴裕 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (60734564)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: 生合成 / X線結晶構造解析

Outline of Annual Research Achievements

昆虫病原性グラム陰性細菌 Photorhabdus luminescens は、スチルベン化合物isopropyl stilbene （IPS）を分泌する。この化合物は強い抗菌作用を有する有用化合物である。植物においてスチルベン骨格は、III型ポリケタイド合成酵素であるスチルベン合成酵素（STS）によって生合成される。それに対し、P. luminescensはdialkyl condensing enzyme （StlD）とaromatase（StlC）の二種類の酵素によってIPSを生合成する。これまでに２分子のポリケタイド鎖の縮合、環化を触媒する反応は数例しか報告されておらず、StlDの触媒する反応中、活性化されていない4位のメチレンからもう一方のポリケタイド鎖の1位への求核攻撃は化学的にも非常に興味深い。そこで、本研究では、StlD-基質アナログ複合体結晶を含む X 線結晶構造解析により立体構造情報を取得し、詳細な酵素反応機構を解明することを目的とした。
昨年度は試験管内でのIPS生合成の再構築とStlDのアポ体構造の取得に成功した。そこで本年度はStlDと基質との複合体構造の取得を試み、基質を結晶にしみ込ませてX線回折強度の測定を行った結果、2.0 Aの分解能で複合体構造を取得することに成功した。アポ体構造と複合体構造を比較し、構造を元に活性に重要と考えられるアミノ酸残基に変異を導入した結果、Glu154が酵素反応中、基質の活性化と酵素反応終結に必要な水分子の活性化を行う重要なアミノ酸残基であることが明らかとなった。また、興味深いことに、StlDはこれまでに知られているketosynthase酵素群とは異なり、活性中心残基の一つとして知られるHis302の変異体が活性を維持していることが判明した。これらの結果を元にStlDの酵素反応メカニズムを提唱するに至った。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。