抗結核薬D-サイクロセリンの生合成酵素群を活用した非天然型アミノ酸の合成

• 研究課題/領域番号: 15K07997
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天然資源系薬学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 的場 康幸 広島大学, 医歯薬保健学研究科(薬), 准教授 (90363051)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 抗生物質 / 微生物薬品学 / 構造生物学 / 酵素 / 非天然型アミノ酸 / 光学分割 / ヘムタンパク質 / 共鳴ラマンスペクトル / X線結晶構造解析 / D-サイクロセリン / 変異体

研究成果の概要

研究代表者らは, D-サイクロセリン (D-CS) 生産菌であるStreptomyces lavendulaeの染色体DNAから, D-CS生合成に関わると推測される遺伝子クラスターを取得することに成功した。さらに, クローニングした遺伝子クラスターから産生される酵素群のそれぞれが, いかなる反応を触媒するのかを明らかにし, D-CSの生合成経路を解明した。本研究では, D-CS生合成にかかわる酵素群がアミノ酸を基質とした新規反応を触媒する酵素であることを利用し, これらの酵素を非天然型アミノ酸の産生に応用することを目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Expression of Genes Involved in Bacteriocin Production and Self-Resistance in Lactobacillus brevis 174A Is Mediated by Two Regulatory Proteins. (2018)
  • 著者名/発表者名: Noda M, Miyauchi R, Danshiitsoodol N, Matoba Y, Kumagai T, Sugiyama M.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 84 号: 7
  • DOI: 10.1128/aem.02707-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two types of phenoloxidases contribute to hemolymph PO activity in spiny Lobster. (2018)
  • 著者名/発表者名: Taro Masuda*, Tatsuki Kawauchi, Yuya Yata, Yasuyuki Matoba, Haruhiko Toyohara
  • 雑誌名: Food Chemistry 巻: 260 ページ: 166-173
  • DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.03.110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic and Mutational Analyses of Cystathionine β-Synthase in the H2S-synthetic Gene Cluster in Lactobacillus plantarum (2017)
  • 著者名/発表者名: Y Matoba, T Yoshida, H Izuhara-Kihara, M Noda, M Sugiyama
  • 雑誌名: Protein Sci. 巻: 26 号: 4 ページ: 763-783
  • DOI: 10.1002/pro.3123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation mechanism of the Streptomyces tyrosinase assisted by the caddie protein (2017)
  • 著者名/発表者名: Matoba Y, Kihara S, Muraki Y, Bando N, Yoshitsu H, Kuroda T, Sakaguchi M, Kayama K, Tai H, Hirota S, Ogura T, Sugiyama M
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 56 号: 41 ページ: 5593-5603
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.7b00635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural analysis of the STAT1:STAT2 heterodimer revealed the mechanism of Sendai virus C protein-mediated blockade of type 1 interferon signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: Oda Kosuke、Oda Takashi、Matoba Yasuyuki、Sato Mamoru、Irie Takashi、Sakaguchi Takemasa
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 292 号: 48 ページ: 19752-19766
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.786285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anti-Obesity Effect of Pediococcus pentosaceus LP28 on Overweight Subjects: a Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial (2016)
  • 著者名/発表者名: F Higashikawa, M Noda, T Awaya, N Danshiitsoodol, Y Matoba, T Kumagai, M Sugiyama
  • 雑誌名: Eur. J. Clin. Nutr. 巻: 70 号: 5 ページ: 582-587
  • DOI: 10.1038/ejcn.2016.17
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非天然型アミノ酸D-サイクロセリン生合成酵素の結晶構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 的場 康幸
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 74 ページ: 510-513
  • NAID: 40021006497
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The structural and mutational analyses of O-ureido-L-serine synthase necessary for D-cycloserine biosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Uda N, Matoba Y, Oda K, Kumagai T, Sugiyama M.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 282 号: 20 ページ: 3929-3944
  • DOI: 10.1111/febs.13386
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High level heterologous production of D-cycloserine by Escherichia coli (2015)
  • 著者名/発表者名: Kumagai T, Ozawa T, Tanimoto M, Noda M, Matoba Y, Sugiyama M.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 81 号: 22 ページ: 7881-7887
  • DOI: 10.1128/aem.02187-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis of the inhibition of STAT1 activity by Sendai virus C protein (2015)
  • 著者名/発表者名: Oda K, Matoba Y, Irie T, Kawabata R, Fukushi M, Sugiyama M, Sakaguchi T.
  • 雑誌名: J. Virol. 巻: 89 号: 22 ページ: 11487-11499
  • DOI: 10.1128/jvi.01887-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 細菌由来シスタチオニンβ-シンターゼの性質と構造、および、その阻害剤開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安武 千晶, 吉田 智喜、伊豆原-木原 久枝, 黒田 照夫, 杉山 政則, 的場 康幸
  • 学会等名: 第90回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] Elucidation of Catalytic Mechanism of Tyrosinase by Using Time-Resolved Analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Matoba
  • 学会等名: 感応性化学種が拓く新物質科学 第2回国際シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学 学士会館 レセプションホール
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] Catalytic mechanism of a heme-binding arginine hydroxylase responsible for the biosynthesis of D-cycloserine (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimotani N, Furukawa Y, Uda N, Kuroda T, Yanagisawa S, Ogura T, Mizohata E, Inoue T, Kamachi T, Yoshizawa K, Matoba Y
  • 学会等名: 第27回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
• [学会発表] Crystallographic and spectroscopic studies of DcsA, a heme-binding arginine hydroxylase responsible for the biosynthesis of D-cycloserine (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Matoba
  • 学会等名: 感応性化学種が拓く新物質科学 第4回若手国際シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学工学研究科 サントリーメモリアルホール
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] D-サイクロセリン合成酵素DcsGの構造生物学的研究およびホモシステインの定量と光学分割への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 工藤 真子, 的場 康幸, 宇田 成利, 熊谷 孝則, 黒田 照夫, 杉山 政則
  • 学会等名: 第55回日本薬学会・日本薬剤師会・日本病院薬剤師会 中国四国支部学術大会
  • 発表場所: 就実大学
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成に関わる新規ヘムタンパク質DcsAの構造と性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 的場 康幸, 古川 裕貴, 柳澤 幸子, 宇田 成利, 熊谷 孝則, 小倉 尚志, 杉山 政則
  • 学会等名: 第68回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] 時間分割解析を用いた二核銅酵素チロシナーゼの反応機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 的場 康幸
  • 学会等名: 感応性化学種が拓く新物質化学 第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学 学士会館 レセプションホール
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] D-サイクロセリン合成酵素DcsGの構造生物学的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 的場 康幸, 宇田 成利, 熊谷 孝則, 杉山 政則
  • 学会等名: 第67回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 城山観光ホテル, 鹿児島市
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成に関わるアルギニンヒドロキシラーゼ (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川 裕貴，的場 康幸，柳澤 幸子，宇田 成利，工藤 真子，熊谷 孝則，小倉 尚志，杉山 政則
  • 学会等名: 第48回酸化反応討論会
  • 発表場所: 同志社大学寒梅館, 京都市
  • 年月日: 2015-10-23
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成に関わるアルギニン水酸化酵素の構造と性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川 裕貴，的場 康幸，柳澤 幸子，宇田 成利，工藤 真子，熊谷 孝則，小倉 尚志，杉山 政則
  • 学会等名: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 熊本大学工学部・黒髪南地区キャンパス
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] cysJ およびcysK遺伝子の二重破壊大腸菌株の使用によるD-サイクロセリン生産性の向上 (2015)
  • 著者名/発表者名: 熊谷 孝則, 小澤 智紀, 的場 康幸, 野田 正文, 杉山 政則
  • 学会等名: 2015年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2015-09-07
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成に関わるアルギニンヒドロキシラーゼの構造化学的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川 裕貴，的場 康幸，柳澤 幸子，宇田 成利，工藤 真子，熊谷 孝則，小倉 尚志，杉山 政則
  • 学会等名: 第25回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • 発表場所: 長崎大学文教スカイホール
  • 年月日: 2015-05-30