ラジカル反応を契機とする特異な変換反応を触媒するラジカルSAM酵素の反応機構解析

• 研究課題/領域番号: 15H03834
• 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: 生体関連化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 江口 正 東京工業大学, 理学院, 教授 (60201365)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: ラジカルSAM酵素 / 生合成 / 反応機構

研究成果の概要

本研究は、微生物二次代謝酵素反応系にコードされているラジカルSAM酵素の機能および反応機構解析を目的とし、アミノグリコシド抗生物質アプラマシン、トブラマイシン及び抗生物質ホスマイシンの生合成遺伝子クラスターに含まれるラジカルSAM酵素を研究対象とした。その結果、アプラマイシン、トブラマイシン生合成において、AprD3, D4の2種類の酵素により、パロマミンがデオキシ化されリビダミンへと変換されることを明らかにし、さらにラジカルSAM酵素AprD4の基質特異性を明らかにした。また、ホスホマイシン生合成において、ラジカルSAM メチル化酵素Fom3 C-メチル化機構を明らかにすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Methylcobalamin-Dependent Radical SAM C-Methyltransferase Fom3 Recognizes Cytidylyl-2-hydroxyethylphosphonate and Catalyzes the Nonstereoselective C-Methylation in Fosfomycin Biosynthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato Shusuke、Kudo Fumitaka、Kim Seung-Young、Kuzuyama Tomohisa、Eguchi Tadashi
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 56 号: 28 ページ: 3519-3522
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.7b00472
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fosfomycin Biosynthesis via Transient Cytidylylation of 2-Hydroxyethylphosphonate by the Bifunctional Fom1 Enzyme (2017)
  • 著者名/発表者名: Su-Hee Cho, Seung-Young Kim, Takeo Tomita, Taro Shiraishi, Jin-Soo Park, Shusuke Sato, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi, Nobutaka Funa, Makoto Nishiyama, Tomohisa Kuzuyama
  • 雑誌名: ACS Chem. Biol. 巻: 12 号: 8 ページ: 2209-2215
  • DOI: 10.1021/acschembio.7b00419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substrate Specificity of Radical S-Adenosyl-L-methionine Dehydratase AprD4 and Its Partner Reductase AprD3 in the C3′-Deoxygenation of Aminoglycoside Antibiotics (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Takeshi Tsunoda, Makoto Takashima, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 70 号: 4 ページ: 423-428
  • DOI: 10.1038/ja.2016.110
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aminoglycoside Antibiotics: New Insights into the Biosynthetic Machinery of Old Drugs (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Kudo and T. Eguchi
  • 雑誌名: Chem. Rec. 巻: 16 号: 1 ページ: 4-18
  • DOI: 10.1002/tcr.201500210
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ホスホマイシン生合成におけるラジカルS-アデノシル-L-メチオニンC-メチル化酵素の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 秀亮・工藤 史貴・江口 正・葛山 智久
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ホスホマイシン生合成におけるC-メチル化機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 秀亮, Kim Seung-Young, 葛山 智久, 工藤 史貴, 江口 正
  • 学会等名: 第59回天然有機化合物討論会
• [学会発表] Radical SAM Enzymes involved in Natural Product Biosynthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Eguchi
  • 学会等名: 9th US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Biosynthesis of Aminoglycoside antibiotics (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Eguchi
  • 学会等名: PACIFICHEM 2015, International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reaction mechanisms of radical SAM enzymes involved in the biosynthesis of aminoglycoside antibiotics (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Shota Hoshi, Tadashi Eguchi
  • 学会等名: PACIFICHEM 2015, International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [備考] 江口正研究室
  • URL: http://www.chemistry.titech.ac.jp/~eguchi/
• [備考] 江口正研究室 東京工業大学理学院化学系
  • URL: http://www.chem.titech.ac.jp/~eguchi/publications.html