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生理活性環状微生物テルペン類における生合成環化反応の全容解明と開発基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 13306009
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物生産化学・応用有機化学
研究機関山形大学

研究代表者

佐々 武史  山形大学, 農学部, 教授 (80023456)

研究分担者 及川 英秋 (及川 英章)  北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00185175)
加藤 修雄  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50150537)
星野 力  新潟大学, 農学部, 教授 (30165542)
豊増 知伸  山形大学, 農学部, 助教授 (60272085)
大利 徹  富山県立大学, 生物工学研究センター, 助教授 (70264679)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
56,290千円 (直接経費: 43,300千円、間接経費: 12,990千円)
2003年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2002年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2001年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)
キーワードジテルペン / テルペン環化酵素 / 生合成 / 環化機構 / 生合成中間体 / テトラテルペン / スクアレン / フォマクチン / エリナシン / サイアタジエン / アフィジコリン / テルペンテシン / フシコクシン / 環化酵素遺伝子 / ヤマブシタケ / テルペンテトリエン / アフィジコリンの環化機構 / スクアレン-ホペン環化酵素 / 非天然型トリテルペン
研究概要

1.エリナシン生産菌から、生合成炭化水素(+)-cyatha-3,12-dieneを分離し、エリナシンPからの半合成により立体構造を確定した。また、セルフリー系でGGDPからの変換を確認した。フシコクシン高生産株から、生合成炭化水素の推定中間体である(+)-δ-araneoseneを分離・同定した。また、fusicocca-3(16),10(14)-dieneを分離し、生合成経路上の新たなフシコッカンカチオン中間体の存在を推定した。2.フシコクシン生産菌から,保存性が高いGGDP合成酵素遺伝子を取得し,それより染色体歩行を行い,ジテルペン生合成遺伝子クラスターを同定した。このクラスター上に2種のジテルペン環化酵素遺伝子を見出したのでそれらについてcDNAクローニングし、機能を解析した。3.アフィディコリン生産菌から取得した環化酵素をコードするcDNAの塩基配列を利用して、PCRによる染色体歩行を行い、アフィディコリン生合成遺伝子クラスターを同定した。また種々の条件下で行った非酵素的環化および分子軌道計算に基づいて、詳細なアフィディコラン骨格の構築機構を推定した。4.ジテルペン化合物テルペンテシン生産放線菌から、テルペンテシンの生産に関与する2つのジテルペンサイクラーゼ遺伝子をクローニングした。組換え酵素を用いた解析により、1つの酵素は基質であるGGDPをterpentedienol diphosphate (TDP)へと変換し、次いでもう一つの酵素が、TDPをterpentetrieneへと変換することが分かった。5.スクアレン環化酵素の部位特異的変酵素の機能解析及び基質アナログの酵素反応実験を通して、基質の環化フォールデングは活性部位の立体的なサイズによって決定されることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (48件)

  • [文献書誌] H.Kenmoku: "Isolation of (-)-cyatha-3,12-diene, a common biosynthetic intermediate of cyathane diterpenoids from an erinacine-producing basidiomycete, Hericium erinaceum, and its formation in a cell-free system."Tetrahedron Lett.. 42. 7439-7442 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sato: "Functional analyses of Tyr420 and Leu607 of Alicyclobacillus acidocaldarius squalene-hopenecyclase. Neoachillapentaene, a novel triterpene with the 1,5,6-trimethylcyclohexene moiety produced through a folding of the constrained boat structure."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 66(8). 1660-1670 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hoshino: "Importance of the methyl group at C(10) of squalene for hopene biosythesis and novel carbocyclic skeletons with 6/5 + 5/5 + (6) ring system(s)."Organic Lett.. 4(15). 2553-2556 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Oikawa: "Proposed mechanism for the reaction catalyzed by a diterpene cyclase, aphidicolan-16β-ol synthase : Experimental results on biomimetic cyclization pathway by ab initio calculations."J.Am.Chem.Soc.. 124(31). 9145-9153 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kenmoku: "Erinecine Q, a new erinacine from Hericium erinaceum, and its biosynthetic route to erinacine C in the basidiomycete."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 66(3). 571-575 (2002)

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  • [文献書誌] T.Hoshino: "Squalene-hopene cyclase : catalytic mechanism and substrate recognition."Chem.Commun.. (4). 291-301 (2002)

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  • [文献書誌] 豊増知伸: "微生物テルペノイド生合成研究の新展開-環化酵素遺伝子-"日本農芸化学会誌. 76(12). 1186-1205 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kawasaki: "A relationship between the mevalonate pathway and isoprenoid production in Actinomycetes."J.Antibiot.. 56(12). 957-966 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 及川 英秋: "生物活性ジテルペンの酵素的生産を目指して"化学と生物. 41(12). 807-814 (2003)

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  • [文献書誌] T.Toyomasu: "Cloning of a gene cluster responsible for the biosynthesis of diterpene aphidicolin, a specific inhibitor of DNA polymerase α."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68(1). 146-152 (2004)

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  • [文献書誌] T.Sato: "Site-directed mutagenesis experiments on the putative deprotonation site of squalene-hopene cyclase from Alicyclobacillus acidocaldarius."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68(3). 728-738 (2004)

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  • [文献書誌] T.Hoshino: "Squalene-hopene cyclase : final deprotonation reaction, conformational analysis for the cyclization of (3R, S)-2.3-oxidosqualene and further evidence for the requirement of isopropylidene moiety both for initiation of the polycyclization cascade and for the formation of 5-membered E-ring."Org. & Biomol.Chem.. (印刷中).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kenmoku: "Erinacol (cyatha-3,12-dien-14β-ol) and 11-O-acetylcyathin A_3, new cyathane metabolites from an erinacine Q-producing Hericium erinaceum."Biosci.Biotechnol.Biochem.. (印刷中).

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  • [文献書誌] T.Sassa: "Fusicocca-3(16),10(14)-diene, and β- and δ-araneosenes, new fusicoccin biosynthesis-relating diterpene hydrocarbons from Phomopsis amygdali."Biosci.Biotechnol.Biochem.. (印刷中).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kenmoku: "Identification of (+)-phyllocladene, (-)-sandaracopimaradiene, and (+)-kaurene, as new fungal metabolites from the fusicoccin-producing Phomopsis amygdali F6."Biosci.Biotechnol.Biochem.. (印刷中).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kenmoku et al.: "Isolation of (-)-cyatha-3,12-diene, a common biosynthetic intermediate of cyathane diterpenoids, from an erinacine-producing basidiomycete, Hericium erinaceum, and its formation in a cell-free system."Tetrahedron Lett.. 42. 7439-7442 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sato et al.: "Functional analyses of Tyr420 and Leu607 of Alicyclobacillus acidocaldarius squalene-hopene cyclase. Neoachillapentaene, a novel triterpene with the 1, 5, 6-trimethylcyclohexene moiety produced through a folding of the constrained boat structure."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 66. 1660-1670 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hoshino et al.: "Importance of the methyl group at C(10) of squalene for hopene biosythesis and novel carbocyclic skeletons with 6/5 + 5/5 + (6) ring system(s)."Organic Lett.. 4. 2553-2556 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Oikawa et al.: "Proposed mechanism for the reaction catalyzed by a diterpene cyclase, aphidicolan-16 β -ol synthase : Experimental results on biomimetic cyclization pathway by ab initio calculations."J.Am.Chem.Soc.. 123. 9145-9153 (2002)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kenmoku et al.: "Erinecine Q, a new erinacine from Hericium erinaceum, and its biosynthetic route to erinacine C in the basidiomycete."Biosci Biotechnol Biochem.. 63. 571-575 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hoshino et al.: "Squalene-hopene cyclase : catalytic mechanism and substrate recognition."Chem.Commun.. 291-301 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Toyornasu et al.: "New approach of studies on microbial terpenoid biosynthesis-cyclase genes-"Nippon Nogeikagaku Kaishi. 76. 1186-1205 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kawasaki et al.: "A relationship between the mevalonate pathway and isoprenoid production in Actinomycetes."J.Antibiot.. 56. 957-966 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Oikawa et al.: "Production by enzymatic reaction of bioactive ditrepenes."Kagaku to Seibutsu. 41. 807-814 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Toyomasu et al.: "Cloning of a gene cluster responsible for the biosynthesis of diterpene aphidicolin, a specific inhibitior of DNA polymerase α."Biosci Biotechnol Biochem. 68. 146-152 (2004)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sato et al.: "Site-directed mutagenesis experiments on the putative deprotonation site of squalene-hopene cyclase from Alicyclobacillus acidocaldarius."Biosci Biotechnol Biochem. 68. 728-738 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kenmoku et al.: "Erinacol (cyatha-3,12-dien-14 β -ol) and 11-O-acetylcyathin A_3, new cyathane metabolites from an erinacine Q-producing Hericium erinaceum."Biosci.Biothechnol.Biochem. (in press).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sassa et al.: "Fusicocca-3(16), 10(14)-diene, and β -and δ -araneosenes, new fusicoccin biosynthesis-relating hydrocarbons from Phomopsis amygdali."Biosci.Biothechnol.Biochem. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kenmoku et al.: "Identification of (+)-phyllocladene, (-)-sandaracopimaradiene, and (+)-kaurene, as new fungal metabolites from the fusicoccin-producing Phomopsis amygdali F6."Biosci.Biothechnol.Biochem. (in press).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hoshino et al.: "Squalene-hopene cyclase : final deprotonation reaction, conformational analysis for the cyclization of (3R, S)-2,3-oxidosqualene and further evidence for the requirement of isopropylidene moiety both for initiation of the polycyclization cascade and for the formation of 5-membered E-ring."Org.& Biomol.Chem.. (in press).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenmoku, H.: "Erinacol(cyatha-3,12-dien-14β-ol)and 11-O-acetylcyathin A_3, new cyathane metabolites from an erinacine Q-producing Hericium erinaceum"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68(in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Sassa, T.: "Fusicocca-3(16),10(14)-diene, and β-and δ-araneosenes, new fusicoccin biosynthesis-relating diterpene hydrocarbons from Phomopsis amygdali"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68(in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, T.: "Site-directed mutagenesis experiments on the putative deprotonation site of squalenehopene cyclase from Alicyclobacillus acidocaldarius"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68(3)(in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kawasaki, T.: "A relationship between the mevalonate pathway and isoprenoid production in Actinomycetes"J.Antibiot.. 56(12). 957-966 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Toyomasu, T.: "Cloning of a gene cluster responsible for the biosynthesis of diterpene aphidicolin, a specific inhibitor of DNA polymerase α"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 68(1). 146-152 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 及川 英秋: "生物活性ジテルペンの酵素的生産を目指して"化学と生物. 41(12). 807-814 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hoshino: "Importance of the methyl group at C(10) of squalene for hopene biosynthesis and novel carbocyclic skeletons with 6/5+5/5+(6) ring system(s)"Org. Lett.. 4. 2553-2556 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sato: "Functional analysis of tyr 420 and leu 607 of Alicyclobacillus acidocaldarius squalene-hopene cyclase"Biosci. Biotechnol. Biochem.. 1660-1670 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 星野 力: "スクアレン環化酵-環化機構と非天然型トリテルペンの創製-"日本農芸化学会誌. 76・12. 1187-1190 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 修雄: "特異な生理活性菌類ジテルペン配糖体-フシコクシン,エリナシン-における初期生合成経路の解明と応用"日本農芸化学会誌. 76・12. 1202-1205 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 及川 英秋: "環化酵素を鍵としたジテルペンの酵素的全合成"日本農芸化学会誌. 76・12. 1199-1201 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Hamano: "Functional analysis of eubacterial diterpene cyclases responsible for biosynthesis of a diterpene antibiotic terpentecin"J. Biol. Chem.. 277. 37098-37104 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kenmoku: "Isolation of (-)-cyatha-3. 12-diene, a common biosynthetic intermediate of cyathane diterpenoides, from an erinacine-producing basidiomycete and its formation in a cell-free system"Tetrahedron Lett. 42. 7439-7442 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kenmoku: "Erinacine Q, a new erinacine from Hericium erinaceum and its biosynthetic route to erinacine C in the Bosidiomycete"Biosci. Biotechnol. Bioclem. 66・3. 571-575 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sato: "Catalytic function of the residues of phenylalanine and tryosine conserved in sgualene-hopene cyclases"Beosci. Biotechnel, Bioclem. 65・10. 2233-2242 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hoshino: "Engymic products of the 2.3-oxidosqualene an alog having an ethyl residue at 10-position. First trapping of the trimethyl cyclo hexanone ring by lanosterol systhase"Tetrahedron Lett. 42. 7319-7324 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hoshino: "Squalene-hopene cyclase : catalytic mechanism and sabstrate reisgnition"J,Chem. Commun. ・4. 291-301 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T, Dairi: "Eubacterial diterpene cyclase genes essential for production of isoprenoid dntibiotic terpenticin"J,Bacteriology. 183・20. 6085-6094 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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