海綿動物を起源とする複雑骨格天然物の生合成マシナリーの解明

• 研究課題/領域番号: 15J12340
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中嶋 優 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 酸化酵素の結晶解析 / 科学雑誌にて報告 / 当該研究は東京化学同人「現代化学」にて寄稿予定 / 酸化酵素 / 天然物 / 複雑骨格形成 / 多機能性 / X線結晶構造解析 / CaxE / AusE / PrhA / ジケト構造 / in vitro解析

研究実績の概要

当該年度において申請者は研究課題である海綿動物由来の天然物の生合成機構の解明に取り組むにあたり、多くの関連酸化酵素の結晶化及びその機能解明に尽力した。具体的には、酸化酵素AusE、 PrhA、AndAの機能解析である。中嶋は採用二年度までにAusE及びPrhAの結晶の作成に成功し、PrhAとその基質との複合体構造の取得による活性残基の特定を行い、変異導入による機能改変に成功していた。当該年度においては更なる詳細な解析を行い、その成果をNature communication誌にて報告した。また、当該研究は東京化学同人「現代化学」にて寄稿予定である。申請者は引き続き関連酵素AndAの機能解析に着手し、基質との複合体構造の取得に成功した。さらに変異体解析、コンピューターシミュレーションによる詳細な機能解析を行い、現在、その研究成果はJournal of the American Chemical Societyにて査読中である。
これらの成果は当該年度において複数の学会で口頭発表及びポスター発表により成果報告を行った。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Structure function and engineering of multifunctional non-heme iron dependent oxygenases in fungal meroterpenoid biosynthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Yu、Mori Takahiro、Nakamura Hitomi、Awakawa Takayoshi、Hoshino Shotaro、Senda Miki、Senda Toshiya、Abe Ikuro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02371-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Tryptophan Prenyltransferase with Broad Substrate Tolerance from Bacillus subtilis subsp. natto (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe Ikuro、Sugita Tomotoshi、Okada Masahiro、Nakashima Yu、Tian Tian
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 19 号: 13 ページ: 1396-1399
  • DOI: 10.1002/cbic.201800174
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular insights into the Mg2+-dependent allosteric control of indole prenylation by aromatic prenyltransferase AmbP1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe Ikuro、Awakawa Takayoshi、Mori Takahiro、Nakashima Yu、Zhai Rui、Wong Chin Piow、Hillwig Matthew、Liu Xinyu
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 印刷中 号: 23 ページ: 6810-6813
  • DOI: 10.1002/anie.201800855
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two Distinct Substrate Binding Modes for the Normal and Reverse Prenylation of Hapalindoles by the Prenyltransferase AmbP3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Wong Chin Piow、Awakawa Takayoshi、Nakashima Yu、Mori Takahiro、Zhu Qin、Liu Xinyu、Abe Ikuro
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 2 ページ: 560-563
  • DOI: 10.1002/anie.201710682
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of key dioxygenases that diverged the paraherquonin and acetoxydehydroaustin pathways in Penicillium brasilianum (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, Y., Iwabuchi,T., Fujimoto, T., Awakawa,T., Nakashima, Y., Mori, T., Zhang, H., Hayashi, F., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 38 ページ: 12671-12677
  • DOI: 10.1021/jacs.6b08424
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metagenomic analysis of the sponge Discodermia reveals the production of the cyanobacterial natural product kasumigamide by 'Entotheonella' (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, Y., Egami, Y., Kimura, M., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 号: 10 ページ: e0164468-e0164468
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164468
  • NAID: 120005893293
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stereospecific prenylation of tryptophan by a cyanobacterial post-translational modification enzyme (2016)
  • 著者名/発表者名: Okada, M., Sugita, T., Akita, K., Nakashima, Y., Tian, T., Li, C., Mori, T., Abe, I.
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 14 号: 40 ページ: 9639-9644
  • DOI: 10.1039/c6ob01759b
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] X-ray Crystal Structure Analysis of Multifunctional Dioxygenases in Fungal Meroterpenoid (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, Y., Mori, T., Hoshino, S., Okada, M., Awakawa, T., Senda, M., Senda, T., Abe, I.
  • 学会等名: Directing Biosynthesis V
  • 発表場所: The University of Warwick (Coventry, UK)
  • 年月日: 2017-03-22
  • 国際学会
• [学会発表] 糸状菌由来新規多機能型ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、森 貴裕、松田 侑大、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 平成29年度GPLLI全体会議
• [学会発表] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格構築に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの構造機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、森 貴裕、星野 翔太郎、岡田 正弘、淡川 孝義、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 第59回 天然有機化合物討論会
• [学会発表] 糸状菌由来新規多機能型ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、森 貴裕、松田 侑大、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 生合成リデザイン第１回若手シンポジウム
• [学会発表] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格構築に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの構造機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、森 貴裕、淡川 孝義、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格構築に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの構造機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、森 貴裕、淡川 孝義、星野 翔太郎、岡田 正弘、千田 美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 第35回PFシンポジウム
• [学会発表] 糸状菌メロテルペノイドの複雑骨格合成に関わるα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋優、森貴裕、淡川孝義、星野翔太朗、岡田正弘、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県、仙台市）
• [学会発表] X-ray Crystal Structure Analysis of Multifunctional Dioxygenases in Fungal Meroterpenoid (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋優、森貴裕、淡川孝義、星野翔太朗、岡田正弘、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • 学会等名: 第34回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
• [学会発表] 糸状菌由来新規多機能型非ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、森 貴裕、千田美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 糸状菌由来新規多機能型非ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、森 貴裕、千田美紀、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 第7回低温センター研究交流会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-02-23
• [学会発表] 糸状菌由来新規多機能型ヘム鉄ジオキシゲナーゼのX線結晶構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中嶋優、森貴裕、松田侑大、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • 学会等名: 酵素工学研究会第76回講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都、文京区）
• [学会発表] X-ray Crystal Analysis of a Multifunctional Dioxygenase in Fungal Meroterpenoid Biosynthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: 中嶋優、森貴裕、松田侑大、千田美紀、千田俊哉、阿部郁朗
  • 学会等名: 第1回 生合成リデザイン若手シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学（東京都、文京区）
• [学会発表] Screening the Biosynthesis Gene Cluster from the Marine Sponge Symbiotic Microorganism (2015)
  • 著者名/発表者名: Yu Nakashima, Yoko Egami, Toshiyuki Wakimoto & Ikuro Abe
  • 学会等名: Tokyo-LMU Symposium
  • 発表場所: LMU Munich
  • 年月日: 2015-10-28
  • 国際学会
• [学会発表] α-ketoamide構造の構築を担う酸化酵素CaxEの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中嶋優、江上蓉子、脇本敏幸、阿部郁朗
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ2015
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] α-ketoamide構造の構築を担う酸化酵素CaxEの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 優、江上 容子、森 貴裕、Miller Simon、脇本 敏幸、千田 俊哉、阿部 郁朗
  • 学会等名: 第15回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-06-27