アシル基転移酵素によるキャリアータンパク質認識機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17K07747
• 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: 応用生物化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 宮永 顕正 東京工業大学, 理学院, 助教 (10623126)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 結晶構造解析 / ポリケタイド / 微生物酵素 / タンパク質間相互作用 / クロスリンク / ポリケタイド合成酵素

研究成果の概要

ポリケタイド化合物の生合成において、アシル基転移酵素 (AT) はアシル基をキャリアータンパク質 (CP) へと受け渡す反応を触媒する。本研究では、ATがアシル基を受け渡す相手であるCPをどのように認識しているかを明らかにするため、ATとCPとの複合体の結晶構造解析を行った。パンテテインアミド型プローブを用いたクロスリンク反応を利用することにより、ジソラゾール合成酵素におけるトランス型ATとCPの複合体などの結晶構造を決定することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ポリケタイド化合物の生合成において、アシル基転移酵素はポリケタイド骨格の構成単位となるアシル基の種類を決定づける重要な酵素である。本研究では、ポリケタイド合成酵素におけるアシル基転移酵素とキャリアータンパク質の間のタンパク質間相互作用の詳細を明らかにすることに成功した。得られた構造情報を利用することにより、非天然型ポリケタイド化合物の微生物生産を目的とした合理的なポリケタイド合成酵素の改変が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Characterization of Complex of Adenylation Domain and Carrier Protein by Using Pantetheine Cross-Linking Probe (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyanaga Akimasa、Kurihara Shohei、Chisuga Taichi、Kudo Fumitaka、Eguchi Tadashi
  • 雑誌名: ACS Chemical Biology 巻: 15 号: 7 ページ: 1808-1812
  • DOI: 10.1021/acschembio.0c00403
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Engineered Aryl Acid Adenylation Domain with an Enlarged Substrate Binding Pocket (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, F., Miyanaga, A., Kitayama, H., Nakamura, S., Nakanishi, I., Kudo, F., Eguchi, T., Tanabe, G.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 58 号: 21 ページ: 6906-6910
  • DOI: 10.1002/anie.201900318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis of Protein-Protein Interactions between a trans-Acting Acyltransferase and Acyl Carrier Protein in Polyketide Disorazole Biosynthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyanaga Akimasa、Ouchi Risako、Ishikawa Fumihiro、Goto Ena、Tanabe Genzoh、Kudo Fumitaka、Eguchi Tadashi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 140 号: 25 ページ: 7970-7978
  • DOI: 10.1021/jacs.8b04162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein-protein interactions in polyketide synthase-nonribosomal peptide synthetase hybrid assembly lines (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyanaga Akimasa、Kudo Fumitaka、Eguchi Tadashi
  • 雑誌名: Natural Product Reports 巻: 35 号: 11 ページ: 1185-1209
  • DOI: 10.1039/c8np00022k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and function of polyketide biosynthetic enzymes: various strategies for production of structurally diverse polyketides (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyanaga Akimasa
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 81 号: 12 ページ: 2227-2236
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1391687
  • 査読あり
• [学会発表] マクロラクタム抗生物質ヒタチマイシン生合成におけるアデニル化酵素とキャリアタンパク質間相互認識機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 千菅太一、宮永顕正、栗原将平、安達成彦、川崎政人、守屋俊夫、千田俊哉、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 2020年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [学会発表] ビセニスタチン生合成におけるアシル基転移酵素VinKとアシルキャリアタンパク質間の相互作用解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川田浩一、千菅太一、宮永顕正、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本農芸化学会2020年度大会
• [学会発表] マクロラクタム抗生物質ヒタチマイシン生合成におけるアデニル化酵素とアシルキャリアプロテインの相互作用の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 栗原将平、宮永顕正、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] Structural basis of protein-protein interactions between acyltransferase and acyl carrier protein in trans-AT polyketide synthases (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮永顕正
  • 学会等名: 2nd China-Japan Joint Symposium on Natural Product Biosynthesis
  • 招待講演
• [学会発表] ジソラゾール生合成におけるアシル基転移酵素とアシルキャリアプロテイン間の相互作用解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 後藤絵菜、大内理紗子、宮永顕正、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] ポリケタイド生合成におけるアシルキャリアータンパク質認識機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮永顕正
  • 学会等名: 第19回酵素応用シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Cross-linking reaction to investigate protein-protein interaction in polyketide synthases (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤絵菜、大内理紗子、宮永顕正、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: The 3rd A3 Foresight Symposium on "Chemical & Synthetic Biology of Natural Products"
• [学会発表] ポリケチド生合成におけるアシル基転移酵素とアシルキャリアタンパク質のクロスリンク反応の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大内理紗子、石川文洋、後藤絵菜、木村真希、宮永顕正、田邉元三、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 放線菌が生産するポリケタイド化合物のユニークな生合成マシナリー (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮永顕正
  • 学会等名: 第4回天然物化学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ポリケタイド化合物の分子多様性を生み出す生合成酵素の構造機能研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮永顕正
  • 学会等名: 日本農芸化学会 関東支部2017年度第1回支部例会
  • 招待講演
• [学会発表] Structural analysis of macrolactam biosynthetic enzymes (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮永顕正
  • 学会等名: The 2nd A3 Foresight Symposium on "Chemical & Synthetic Biology of Natural Products"
  • 国際学会