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テルペン環化酵素の精密機能解析を基軸とする骨格多様化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H03277
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 生物分子化学
研究機関北海道大学

研究代表者

南 篤志  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40507191)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワード天然物 / セスタテルペン環化酵素 / 分子系統樹解析 / 生合成 / 酵素 / 天然物化学
研究成果の概要

テルペン環化酵素は、直鎖化合物から複雑な環構造をもつ低分子化合物を一挙に構築する鍵酵素である。一つの活性部位で全ての反応が進行するため、その反応制御機構などには不明な点が多い。本研究課題では、申請者らが世界で初めてみつけたセスタテルペン環化酵素(炭素数25)の機能解析、分子系統樹解析を行うことで、環化酵素のアミノ酸配列と初発の環化機構との間には明確な関連性があることを実証し、セスキテルペン環化酵素(炭素数15)を例としてその一般性を検証した。さらに、分子系統樹解析で同じクレードに分類された環化酵素は、類似の経路を経て環化体を生成していることも明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

テルペン環化酵素によって構築される天然有機化合物の中には、医薬品や香料などとして利用されているものが多い。抗マラリア剤として利用されているアルテミシニンが代表的な例である。本研究により、分子系統樹解析を用いて標的遺伝子を選択することで構造類縁体の網羅的かつ集中的な生産が可能であることが明らかになったため、将来的には、指数関数的に増加する遺伝子情報の中から新たな医薬品シードとなる環化体を与える酵素遺伝子を論理的に探索できるようになると考えている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Peking University(China)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] CSIR-National Chemical Laboratory(India)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Cyclopentane forming di-/sesterterpene synthases: widely distributed enzymes in bacteria, fungi and plants2018

    • 著者名/発表者名
      Minami, A.; Ozaki, T.; Liu, C.; Oikawa, H.
    • 雑誌名

      Nat. Prod. Rep.

      巻: 35 号: 12 ページ: 1330-1346

    • DOI

      10.1039/c8np00026c

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study of Sesterfisherol Biosynthesis: Computational Prediction of Key Amino Acid Residue in Terpene Synthase2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Hajime、Narita Koji、Minami Atsushi、Yamazaki Mami、Wang Chao、Suemune Hironori、Nagano Shingo、Tomita Takeo、Oikawa Hideaki、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 2473-2473

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20916-x

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Total Biosynthesis of Antiangiogenic Agent (-)-Terpestacin by Artificial Reconstitution of the Biosynthetic Machinery in Aspergillus oryzae2018

    • 著者名/発表者名
      Narita Koji、Minami Atsushi、Ozaki Taro、Liu Chengwei、Kodama Motoichiro、Oikawa Hideaki
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 83 号: 13 ページ: 7042-7048

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b03220

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 糸状菌テルペン環化酵素遺伝子のゲノムマイニングによる新規天然物の生産2018

    • 著者名/発表者名
      南 篤志、尾﨑太郎、劉 成偉、及川英秋
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 76 ページ: 20-25

    • NAID

      40021446308

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Focused genome mining of structurally related sesterterpenes: enzymatic formation of enantiomeric and diastereomeric products2017

    • 著者名/発表者名
      Narita, K., Sato, H., Minami, A., Kudo, K., Gao, L., Liu, C., Ozaki, T., Kodama, M.., Lei, X., Taniguchi, T., Monde, K., Yamazaki, M., Uchiyama, M., Oikawa, H.
    • 雑誌名

      Organic letters

      巻: 19 号: 24 ページ: 6696-6699

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.7b03418

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cyclization mechanism of phomopsene synthase: mass spectrometry based analysis of various site-specifically labeled terpenes2017

    • 著者名/発表者名
      Shide, S. S.; Minami, A.; Chen, Z.; Tokiwano, T.; Toyomasu, T.; Kato, N.; Sassa, T.; Oikawa, H.
    • 雑誌名

      The Journal of Antibiotics

      巻: 印刷中 号: 5 ページ: 632-638

    • DOI

      10.1038/ja.2017.27

    • NAID

      120006360075

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 担子菌がもつセスキテルペン環化酵素の網羅的解析-1-2019

    • 著者名/発表者名
      西下純平・長嶺翔太・小崎拓登・劉成偉・尾﨑太郎・丸山潤一・南篤志・及川英秋
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会 (2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 担子菌がもつセスキテルペン環化酵素の網羅的解析-2-2019

    • 著者名/発表者名
      長嶺翔太・西下純平・劉成偉・尾﨑太郎・丸山潤一・南篤志・及川英秋
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会 (2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キノコ由来テルペン系天然物の汎用的な生産法の開発 -1-2019

    • 著者名/発表者名
      劉 成偉、佐藤 芳郎、尾崎 太郎、呉 静、丸山 潤一、南 篤志、河岸 洋和、及川 英秋
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キノコ由来テルペン系天然物の汎用的な生産法の開発 -2-2019

    • 著者名/発表者名
      西下 純平、長嶺 翔太、小崎 拓登、劉 成偉、尾崎 太郎、丸山 潤一、南 篤志、及川 英秋
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キノコ由来テルペン系天然物の汎用的な生産法の開発 -3-2019

    • 著者名/発表者名
      長嶺 翔太、西下 純平、劉 成偉、尾﨑 太郎、丸山 潤一、南 篤志、及川 英秋
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Unique enzymes in the biosynthesis of terpenoids2018

    • 著者名/発表者名
      Minami, A., Ozaki, T., Oikawa, H.
    • 学会等名
      1st German-Japanese Joint Symposium on Natural Product Biosynthesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 麹菌発現系を利用した構造類似テルペンの網羅的ゲノムマイニング2017

    • 著者名/発表者名
      成田興司、工藤洸星、叶英、南篤志、児玉基一郎、五味勝也、及川英秋
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府、京都市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reconstitution of biosynthetic machinery of fungal secondary metabolites2017

    • 著者名/発表者名
      Minami Atsushi
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニ機能性環化酵素遺伝子の相同性に基づく新規テルペノイドのゲノムマイニング2017

    • 著者名/発表者名
      成田興司,叶英,佐藤玄,工藤洸星,高磊,南篤志,谷口透,児玉基一朗,五味勝也,門出健次,内山真伸,Xiaoguang Lei,及川英秋
    • 学会等名
      第59回天然有機化合物討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 麹菌異種発現系を利用した糸状菌由来二次代謝産物の生合成研究2017

    • 著者名/発表者名
      南 篤志, 及川 英秋
    • 学会等名
      第69 回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物活性セスタテルペノイドの異種生産によるゲノムマイニング2016

    • 著者名/発表者名
      成田興司、工藤洸星、南篤志、児玉基一郎、五味勝也、及川英秋
    • 学会等名
      第60回 香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
    • 発表場所
      東京農業大学オホーツクキャンパス(北海道、網走市)
    • 年月日
      2016-10-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 酵素を使った天然物合成 ~セスタテルペン合成酵素に関するごく最近の知見~2016

    • 著者名/発表者名
      南篤志
    • 学会等名
      第6回有機分子構築法 夏の勉強会
    • 発表場所
      波賀不動滝公園 楓香荘(兵庫県、宍粟市)
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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