既知イソペンテニル二リン酸異性化酵素ホモログが関与しない生合成経路の解明と利用

• 研究課題/領域番号: 16K14911
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 佐藤 努 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (80334655)
• 研究協力者: 葛山 智久 ; 梅野 太輔
• 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: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 生合成 / イソプレノイド / テルペノイド / プレニル鎖伸長酵素

研究成果の概要

ファルネシル二リン酸合成酵素がイソペンテニル二リン酸のみを基質としてファルネシル二リン酸を合成した。この結果は、ファルネシル二リン酸合成酵素がイソペンテニル二リン酸異性化酵素活性を持つことを示唆していた。つまり、二機能性のイソペンテニル二リン酸異性化酵素/ファルネシル二リン酸合成酵素を初めて見出すことができた。現在、触媒機構の解明を目指した研究を行っている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新型酵素や二機能性酵素が関与するイソプレノイド生合成の新規基幹経路や新しい触媒機構の解明は、生物有機化学の基礎研究として重要なだけでなく、薬剤・香料・バイオ燃料などのバイオ生産や医薬開発などの応用に新しい展開をもたらすものと期待される。

研究成果

• [国際共同研究] 成功大学分子医学研究所(中国)
• [雑誌論文] Crystal structure and functional analysis of large-terpene synthase belonging to a newly found subclass (2018)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Fujihashi, Tsutomu Sato, Yuma Tanaka, Daisuke Yamamoto, Tomoyuki Nishi, Daijiro Ueda, Mizuki Murakami, Yoko Yasuno, Ai Sekihara, Kazuma Fuku, Tetsuro Shinada and Kunio Miki,
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 9 号: 15 ページ: 3754-3758
  • DOI: 10.1039/c8sc00289d
  • NAID: 120006466632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A non-enzymatic pathway with superoxide in intracellular terpenoid synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda, D., Matsugane, S., Okamoto, W., Hashimoto, M., Sato, T.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 57 号: 32 ページ: 10347-10351
  • DOI: 10.1002/anie.201805383
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of the Catalytic Mechanism of Bifunctional Triterpene/Sesquarterpene Cyclase:Tyr167 Functions To Terminate Cyclization of Squalene at the Bicyclic Step (2017)
  • 著者名/発表者名: Liudmila Tenkovskaia, Mizuki Murakami, Kotone Okuno, Daijiro Ueda, Tsutomu Sato.
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 18 号: 19 ページ: 1910-1913
  • DOI: 10.1002/cbic.201700329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioinspired synthesis of pentacyclic onocerane triterpenoids (2017)
  • 著者名/発表者名: Florian Bartels, Young J. Hong, Daijiro Ueda, Manuela Weber, Tsutomu Sato, Dean J. Tantillo , Mathias Christmann.
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 8 号: 12 ページ: 8285-8290
  • DOI: 10.1039/c7sc03903d
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 龍涎香に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎、佐藤努
  • 雑誌名: 香料 巻: 273 ページ: 53-59
  • NAID: 40021166632
• [学会発表] Bacillus属細菌の新規イソプレノイド 生合成経路 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 努
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 招待講演
• [学会発表] クラスIBテルペン合成酵素の触媒反応の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西智之・ラファエラ ステパノフ・菅原啓 ・上田大次郎・藤橋雅宏・三木邦夫・保野陽子・品田哲郎・佐藤努
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] Mycobacterium属細菌由来新型セスクアテルペン環化酵素の高感度活性測定法の構築とそれを利用した探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿部透、尾崎真夢、吉田優里、三浦彩奈、相良昌寛、上田大二郎、金古堅太郎、三ツ井敏明、佐藤努
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] Large-terpene合成酵素の結晶構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤橋雅宏・佐藤 努・田中勇真・山本大輔・西 智之・上田大次郎・村上瑞気・保野陽子・関原あい・福 和真・品田哲郎・三木邦夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] Large-terpene合成酵素の酵素的諸性質の解析と部位特異的変異 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅原 啓 ・西 智之・小川佳央・高橋宏忠・上田大次郎・藤橋雅宏・三木邦夫・保野陽子・品田哲郎・佐藤 努
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] アセトニル基をもつノルイソプレノイド類の生合成：ビタミンＫの非酵素的開裂 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎・松ケ根沙織・岡本 渉・橋本昌征・佐藤 努
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] Large-terpene合成酵素の酵素的諸性質の解析と部位特異的変異 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西 智之・菅原 啓 ・小川佳央・高橋宏忠・上田大次郎・藤橋雅宏・三木邦夫・保野陽子・品田哲郎・佐藤 努
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会
• [学会発表] スクアレン‐アンブレイン環化酵素の創出:アンブレインはスクアレンから二つの経絡を経由して一つの酵素により合成される (2018)
  • 著者名/発表者名: 山辺陽太・奥野琴音・井上真緒・上田大次郎・佐藤努
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会
• [学会発表] マッコウクジラ由来アンブレイン・オノセロイド生産菌の探索と利用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近岡花菜子・川邊 舞・上田大次郎・山田 格・田島木綿子・佐藤 努
  • 学会等名: 日本セトロジー研究会
• [学会発表] Large-terpene合成酵素の構造機能相関 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤橋雅宏・佐藤 努・田中勇真・山本大輔・西 智之・上田大次郎・村上瑞気・保野陽子・関原あい・福 和真・品田哲郎・三木邦夫
  • 学会等名: 第28回イソプレノイド研究会例会
• [学会発表] Bacillus属細菌由来テルペノイドのユニークな生合成経路の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎・松ヶ根沙織・西 智之・菅原啓・岡本渉・藤橋雅宏・三木邦夫・橋本昌征・保野陽子・品田哲郎・佐藤努
  • 学会等名: 第28回イソプレノイド研究会例会
• [学会発表] 細胞内テルペノイド生合成における活性酸素による非酵素的反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松ケ根沙織・上田大次郎・岡本 渉・橋本昌征・佐藤 努
  • 学会等名: 第62回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
• [学会発表] Large-terpene合成酵素の酵素的諸性質の解析と部位特異的変異 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西 智之・菅原 啓 ・小川佳央・高橋宏忠・上田大次郎・藤橋雅宏・三木邦夫・保野陽子・品田哲郎・佐藤 努
  • 学会等名: 第62回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
• [学会発表] 新規ファミリーに属するテルペン合成酵素の基質認識部位の同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲木隼人・佐藤 努・品田哲郎・三木邦夫・藤橋雅宏
  • 学会等名: 日本結晶学会
• [学会発表] Large-terpene合成酵素の酵素的諸性質の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅原啓 ・西智之・小川佳央・高橋宏忠・上田大次郎・藤橋雅宏・三木邦夫・保野陽子・品田哲郎・佐藤努
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] アセトニル基をもつノルイソプレノイド類の生合成：ビタミンＫの非酵素的開裂 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎、松ケ根沙織、岡本渉、橋本昌征、佐藤努
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] Identification of Bifunctional Terpene Cyclase and Enzymatic Synthesis of Ambrein (2017)
  • 著者名/発表者名: T. SATO
  • 学会等名: US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2017-03-04
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of bifunctional terpene cyclase and enzymatic synthesis of ambrein (2017)
  • 著者名/発表者名: T. SATO
  • 学会等名: US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products
  • 国際学会
• [学会発表] Creation of squalene-ambrein cyclase: ambrein can be synthesized from squalene by one enzyme through two pathways (2017)
  • 著者名/発表者名: D. UEDA, K. OKUNO, M. INOUE, T. HOSHINO, T. SATO
  • 学会等名: KAAB International Symposium 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of catalytic mechanism of bifunctional triterpene/sesquarterpene cyclase (2017)
  • 著者名/発表者名: L. TENKOVSKAIA, M. MURAKAMI, K. OKUNO, D. UEDA, T. SATO
  • 学会等名: KAAB International Symposium 2017
  • 国際学会
• [学会発表] マッコウクジラ由来アンブレイン生産菌の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎・川邊 舞・山田 格・田島木綿子・佐藤 努
  • 学会等名: 日本セトロジー研究会
• [学会発表] スクアレンーアンブレイン環化酵素の創出：アンブレインはスクアレンから2つの経路を通して1つの酵素によって合成できる (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田 大次郎・奥野琴音・星野 力・佐藤 努
  • 学会等名: 日本生物工学会
• [学会発表] ポリプレニルアセトン類の生合成：活性酸素によるメナキノンの非酵素的開裂反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松ヶ根沙織・上田大次郎・岡本 渉・橋本昌征・佐藤・努
  • 学会等名: 日本生物工学会
• [学会発表] セスクアテルペンに関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 努
  • 学会等名: 第27回イソプレノイド研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 納豆菌におけるTetraprenyl-beta-curcumene環化酵素の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川佳央・高橋宏忠・上田大次郎・佐藤 努
  • 学会等名: 第27回イソプレノイド研究会
• [学会発表] Analysis of catalytic mechanism of bifunctional triterpene/sesquarterpene cyclase (2017)
  • 著者名/発表者名: L. TENKOVSKAIA, M. MURAKAMI, K. OKUNO, D. UEDA, T. SATO
  • 学会等名: 第27回イソプレノイド研究会
• [学会発表] 二環性トリテルペン/セスクアテルペン環化酵素の触媒機構の解析：Y167がオノセロイド生合成において二環の段階で反応を停止するために機能する (2017)
  • 著者名/発表者名: TENKOVSKAIA LIUDMILA・村上瑞気・奥野琴音・上田大次郎・佐藤 努
  • 学会等名: 第61回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
• [学会発表] スクアレンからアンブレインへの１酵素合成法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上真緒・上田大次郎・奥野琴音・星野 力 ・佐藤 努
  • 学会等名: 第61回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
• [学会発表] ポリプレニルアセトン類の生合成：活性酸素によるメナキノンの非酵素的開裂反応の提唱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎・岡本 渉・橋本昌征・佐藤 努
  • 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
  • 年月日: 2016-10-29
• [学会発表] スクアレンーアンブレイン環化酵素の創出：アンブレインはスクアレンから一つの酵素によって２つの経路を経て合成できる (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥野琴音・上田大次郎・村上瑞気・星野 力・佐藤 努
  • 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
  • 年月日: 2016-10-29
• [学会発表] Biosynthesis of polyprenylacetone: non-enzymatic cleavage of menaquinone by reactive oxygen species (2016)
  • 著者名/発表者名: D. UEDA, W. OKAMOTO, M. HASHIMOTO, T. SATO
  • 学会等名: KAAB International Symposium 2016
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2016-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] Biosynthesis of Sesterterpenes, Head-to-Tail Triterpenes, and Sesquarterpenes in Bacillus clausii: Identification of Multifunctional Enzymes and Analysis of Isoprenoid Metabolite (2016)
  • 著者名/発表者名: D. UEDA, H. YAMAGA, M. MURAKAMI, Y. TOTSUKA, T. SHINADA, T. SATO
  • 学会等名: International Symposium on Natural Products for the Future 2016
  • 発表場所: 徳島文理大学
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] 龍涎香の主成分アンブレインの酵素合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎・星野 力・佐藤 努
  • 学会等名: 日本セトロジー研究会第２７回大会
  • 発表場所: 長岡市寺泊文化センター
  • 年月日: 2016-06-25
• [学会発表] ポリプレニルアセトン類の生合成：活性酸素によるメナキノンの非酵素的開裂反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎・岡本 渉・橋本昌征・佐藤 努
  • 学会等名: 第26回イソプレノイド研究会
  • 発表場所: 長崎県立大学
• [学会発表] スクアレンーアンブレイン環化酵素の創出：アンブレインはスクアレンから一つの酵素によって２つの経路を経て合成できる (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥野琴音・上田大次郎・村上瑞気・星野 力・佐藤 努
  • 学会等名: 第26回イソプレノイド研究会
  • 発表場所: 長崎県立大学
• [学会発表] スクアレンーアンブレイン環化酵素の創出：アンブレインはスクアレンから一つの酵素によって２つの経路を経て合成できる (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥野琴音・上田大次郎・村上瑞気・星野 力・佐藤 努
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部会
  • 発表場所: 日本獣医生命科学大学
• [学会発表] ポリプレニルアセトン類の生合成：活性酸素によるメナキノンの非酵素的開裂反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田大次郎・岡本 渉・橋本昌征・佐藤 努
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部会
  • 発表場所: 日本獣医生命科学大学
• [備考] 新潟大学研究者総覧
  • URL: http://researchers.adm.niigata-u.ac.jp/html/363_ja.html
• [産業財産権] アンブレインの効率的製造方法 (2017)
  • 発明者名: 佐藤 努・星野力・竹花稔彦・小池誠治・滋野浩一
  • 権利者名: 佐藤 努・星野力・竹花稔彦・小池誠治・滋野浩一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017