2017 Fiscal Year Annual Research Report
新規酵素の立体構造を基にした、有用酵素のマイニングと機能改良
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
17H05439
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤橋 雅宏 京都大学, 理学研究科, 助教 (10397581)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 結晶構造解析 / テルペン合成酵素 / ピロリン酸 / リン酸化酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、特徴的な反応を触媒する2つの新規酵素、無機ピロリン酸(PPi)を用いてイノシトールをリン酸化する酵素PPi-IKや、炭素数25個以上のテルペンをプレニル二リン酸から合成する酵素BalTSについて、それぞれの立体構造を決定し、活性の鍵となる部分を見いだす。その情報を基に、関連する新しい酵素のマイニングや、テーターメード改良による「天然にない化合物の合成」ならびに「希少な生合成物質の安価な生産」を目指している。
PPi-IKについては、リン酸基受容体イノシトールならびにリン酸基供与体PPiのアナログ基質と、PPi-IKの三者複合体の結晶構造を決定した。これによりPPi-IKのピロリン酸利用機構とそれに必要な5つの残基(2つのアルギニン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン)を明らかにした。PPi-IKを含むリボキナーゼファミリーには多数の酵素が含まれるが、リボキナーゼのうち上述の5残基を含む酵素はPPiを利用する型の酵素であると考え、BLASTで検索したPPi-IKと一次配列が似た酵素のなかからこれらの残基を含む酵素を選んで発現精製と活性測定を行ったところ、選んだ酵素はPPiを利用するリン酸化酵素であることを示した。この成果を文献(Nagata, R. et al. 2018)にまとめた。
BalTSについては基質非結合型の構造を詳細に分析し、基質結合ポケットを特定した。BalTSはこれまでのテルペン合成酵素とは全く異なる型の、アスパラギン酸に富む配列を基質認識に用いていることがわかった。この成果を文献(Fujihashi. M. et al. 2018)にまとめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成29年12月に、BalTSの基質結合体を得るために調製したBalTSと基質混合溶液の結晶に、結晶が含まれていないことが明らかになったことにより、研究の進捗が予定より遅れてしまった。このため、基質非結合型の結晶構造を詳細に分析することで、BalTSの反応触媒機構を検討し、その結果を論文(Fujihashi M. et al. 2018)にまとめた。
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| Strategy for Future Research Activity |
PPi-IKについては、リン酸基受容基質の改変を目指す。対象酵素の立体構造を参考に、設計を行う計画である。
BalTSについては、引き続き基質結合体の結晶構造決定を目指すとともに、部位特異的変異の導入による機能解析を目指す。
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[Presentation] Large-terpene合成酵素の構造と機能2018
Author(s)
藤橋雅宏, 佐藤努, 田中勇真, 山本大輔, 西智之, 上田大次郎, 村上瑞気, 保野陽子, 関原あい, 福和真, 品田哲朗, 三木邦夫
Organizer
第18回日本蛋白質科学会年会
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[Presentation] Large-terpene合成酵素の構造機能相関2018
Author(s)
藤橋雅宏, 佐藤努, 田中勇真, 山本大輔, 西智之, 上田大次郎, 村上瑞気, 保野陽子, 関原あい, 福和真, 品田哲朗, 三木邦夫
Organizer
第28回イソプレノイド研究会 例会
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[Presentation] Bacillus属細菌由来テルペノイドのユニークな生合成経路の解析2018
Author(s)
上田大次郎, 松ヶ根沙織, 西智之, 菅原啓, 岡本渉, 藤橋雅宏, 三木邦夫, 橋本昌征, 保野陽子, 品田哲郎, 佐藤努
Organizer
第28回イソプレノイド研究会 例会
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[Presentation] Large-terpene合成酵素の結晶構造解析2018
Author(s)
藤橋雅宏, 佐藤努, 田中勇真, 山本大輔, 西智之, 上田大次郎, 村上瑞気, 保野陽子, 関原あい, 福和真, 品田哲郎, 三木邦夫
Organizer
日本農芸化学会2018年度大会
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