植物生合成工学による新規非天然型化合物の創製

• 研究課題/領域番号: 15310153
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 野口 博司 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (60126141)
• 研究分担者: 阿部 郁朗 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (40305496) ; 梅原 薫 静岡県立大学, 薬学部, 助手 (40185070)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 15,900千円 (直接経費: 15,900千円); 2004年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円); 2003年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
• キーワード: chalcone synthase / Hopene synthase / polyketide / squalene / Rheum palmatum / aloesone / triterpene / flavonoid

研究概要

(1)ダイオウ由来の新規植物ポリケタイド合成酵素ALSの基質特異性を検討すると、CHS、STS、BASの本来の基質であるp-coumaroyl CoAは受け入れず、cinnamoyl CoAや脂肪酸CoAなど様々な基質を受け入れることが判明した。p-dihydrocoumaroyl CoAとcinnamoyl CoAはp-coumaroyl CoAとの構造の違いが二重結合と水酸基の部分であるにも関わらず、受容して2乃至3個のmalonyl CoA、を縮合・脱炭酸してポリケトメチレン鎖を生成することが判明した。ALSは他にも多種多様な基質を受け入れ、脂肪酸CoAエステルに至っては炭素鎖18のstearoyl CoAまでも基質として受け入れたことは極めて興味深い。昨年本酵素反応生成物はAloesoneであるとしたが、副次生成物を検討すると、Actinorhodinを産生するII型ポリケタイド合成酵素のminimal PKSが生産する代謝産物として知られているオクタケタイドを生成した。
(2)トリテルペン類ライブラリーの構築の継続;化合物として有用性の高いダンマレンジオール、α-アミリン、数多くの転移反応後生成するフリーデランを生成物として与えるトリテルペン合成酵素配列情報並びに機能解析にもとづき、新規非スクアレン型基質を合成し、非天然型ホパン誘導体、リモネン型側鎖を有する新規ダンマラン誘導体の合成を行い、そのプロセスでトリテルペン閉環時のカチオン転移反応の機構を検討する。βアミリン合成酵素を用いた新規ポリプレノイドの創製を行った。
(3)プレニル転移酵素を用いた非天然型化合物の生成
平成15年度に得られた酵素遺伝子に対して、部位特異的変導入により基質認識や活性発現に必須なアミノ酸残基を決定する(1)で得られる非天然型フラボノイド類に対する基質特異性を検討した。

研究成果

• [雑誌論文] A Plant Type III Polyketide Synthase that Produces Pentaketide Chromone (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Abe, Y.Utsumi, S.Oguro, H.Morita, Y.Sano, H.Noguchi
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 127(5) ページ: 1362-1363
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Plant Type III Polyketide Synthase that Produces Pentaketide Chromone (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Abe, Y.Utsumi, S.Oguro, H, Morita, Y.Sano, H.Noguchi
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 127(5) ページ: 1362-1363
• [雑誌論文] Probing Biosynthesis of Plant Polyketides with Synthetic N-Acetylcysteamine Thioesters (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Oguro, T.Akashi, S.Ayabe, H.Noguchi, I.Abe
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 325(2) ページ: 561-567
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic Formation of An Unnatural Novel Tetracyclic Sesterterpene by β-Amyrin Synthase (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Noma, H.Tanaka, H.Noguchi, M.Shibuya, Y.Ebizuka, I.Abe
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 45 ページ: 8299-8301
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic formation of long-chain polyketide pyrones by plant type III polyketide synthases (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Abe, T.Watanabe, H.Noguchi
  • 雑誌名: Phytochem. 65 ページ: 2447-2453
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic reactions by five chalcone synthase homologs from hop (Humulus lupulus L.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Sakano, Y.Okada, A.Matsunaga, T.Suwama, T.Kaneko, K.Ito, H.Noguchi
  • 雑誌名: Biosci.Biotech.Biochem. 68(5) ページ: 1142-1145
  • NAID: 10013144980
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The First Plant Type III Polyketide Synthase that Catalyzes Formation of Aromatic Heptaketide (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Abe, Y.Utsumi, S.Oguro, H.Noguchi
  • 雑誌名: FEBS Letters 562(1) ページ: 171-176
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Probing Biosynthesis of Plant Polyketides with Synthetic N-Acetylcysteamine Thioesters (2004)
  • 著者名/発表者名: Oguro, S., Akashi, T., Ayabe, S., Noguchi, H., Abe, I.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 325(2) ページ: 561-567
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic Formation of An Unnatural Novel Tetracyclic Sesterterpene by β-Amyrin Synthase (2004)
  • 著者名/発表者名: Noma, H., Tanaka, H., Noguchi, H., Shibuya, M., Ebizuka, Y., Abe, I.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 45 ページ: 8299-8301
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic reactions by five chalcone synthase homologs from hop (Humulus lupulus L.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Okada, Y., Sano, Y., Kaneko, T., Abe, I., Noguchi, H., Ito, K.
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 68(5) ページ: 1142-1145
  • NAID: 10013144980
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular cloning, expression, and characterization of adenylate isopentenyltransferase from hop (Humulus lupulus L.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Sakano, Y., Okada, Y., Matsunaga, A., Suwama, T., Kaneko, T., Ito, K., Noguchi, H., Abe, I.
  • 雑誌名: Phytochemistry 65 ページ: 2439-2446
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic formation of long-chain polyketide pyrones by plant type III polyketide synthases (2004)
  • 著者名/発表者名: Abe, I., Watanabe, T., Noguchi, H.
  • 雑誌名: Phytochem. 65 ページ: 2447-2453
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mechanism and Stereochemistry of Enzymatic Cyclization of 24, 30-Bisnor- 2,3- oxidosqualene by Recombinant β-Amyrin Synthase (2004)
  • 著者名/発表者名: Abe, I., Sakano, Y., Sodeyama, M., Tanaka, H., Noguchi, H., Shibuya, M., Ebizuka, Y.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 126 ページ: 6880-6881
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic Cyclization of 26- and 27- Methylidenesqualene to Novel Unnatural C31 Polyprenoids by Squalene: Hopene Cyclase (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H., Noguchi, H., Abe, I.
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 45(15) ページ: 3093-3096
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The First Plant Type III Polyketide Synthase that Catalyzes Formation of Aromatic Heptaketide (2004)
  • 著者名/発表者名: Abe, I., Utsumi, Y., Oguro, S., Noguchi, H.
  • 雑誌名: FEBS Letters 562(1) ページ: 171-176
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic Cyclization of 22,23-Dihydro-2, 3-Oxidosqualene into Euph-7-en-3-ol and Bacchar-12-en-3-ol by Recombinant β-Amyrin Synthase (2004)
  • 著者名/発表者名: Abe, I., Sakano, Y., Tanaka, H., Lou, W., Noguchi, H., Shibuya, M., Ebizuka, Y.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 126(11) ページ: 3426-3427
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 1-Methylidenesqualene and 25-Methylidenesqualene as Active-Site Probes for Bacterial Squalene: Hopene Cyclase (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H., Noguchi, H., Abe, I.
  • 雑誌名: Organic. Lett. 6(5) ページ: 803-806
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic Formation of An Unnatural Novel Tetracyclic Sesterterpene by β-Amyrin Synthase (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Noma, H.Tanaka, H.Noguchi, M.Shibuva, Y.Ebizuka, I.Abe
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 45 ページ: 8299-8301
• [雑誌論文] Site-directed Mutagenesis of Benzalacetone Synthase: The-Role-of PHE215 in Plant Type III Polyketide Synthases (2003)
  • 著者名/発表者名: Abe, I., Sano, Y., Takahashi, Y., Noguchi, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 278 ページ: 25218-25226
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enzymatic Formation of Unnatural Novel Polyketides from Alternate Starter and Non-physiological Extension Substrate by Chalcone Synthase (2003)
  • 著者名/発表者名: Abe, I., Takahashi, Y., Lou, W., Noguchi, H.
  • 雑誌名: Organic Lett. 5 ページ: 1277-1280
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characterization of Folding Pathways of the Type-1 and Type-2 Periplasmic Binding Proteins MglB and ArgT (2003)
  • 著者名/発表者名: Kashiwagi, K., Shiba, K., F.-Kobayashi, K., Noda, T., Nishikawa, K, Noguchi, H.
  • 雑誌名: J. Biochem. 133 ページ: 371-376
  • NAID: 130003418081
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] I.Abe, Y.Takahashi, W.Lou, H.Noguchi: "Enzymatic Formation of Unnatural Novel Polyketides from Alternate Starter and Non-physiological Extension Substrate by Chalcone Synthase"Organic Letters. 5. 1277-1280 (2003)
• [文献書誌] I.Abe, Y.Sano, Y.Takahashi, H.Noguchi: "Site-directed Mutagenesis of Benzalacetone Synthase : The Role of PHE215 in Plant Type I II Polyketide Synthases"Journal Biological Chemistry. 278. 25218-25226 (2003)
• [文献書誌] H.Tanaka, H.Noguchi, I.Abe: "1-Methylidenesqualene and 25-Methylidenesqualene as Active-Site Probes for Bacterial Squalene : Hopene Cyclase"Organic Letters. 6(5). 803-806 (2004)
• [文献書誌] H.Tanaka, H.Noguchi, I.Abe: "Enzymatic Cyclization of 26- and 27-Methylidenesqualene to Novel Unnatural C31 Polyprenoids by Squalene : Hopene Cyclase"Tetrahedron Letters. 45(15). 3093-3096 (2004)
• [文献書誌] I.Abe, Y.Utsumi, S.Oguro, H.Noguchi: "The First Plant Type III Polyketide Synthase that Catalyzes Formation of Aromatic Heptaketide"FEBS Letters. 562(1). 171-176 (2004)