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ピラジン環の新たな生合成経路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K15257
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 応用生物化学
研究機関筑波大学

研究代表者

桝尾 俊介  筑波大学, 生命環境系, 助教 (10767122)

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 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードピラジン / 生合成 / アミノ酸 / 生合成経路 / アミノケトン / 物質生産 / ピラジン生合成 / アセチル基転移酵素 / FAD依存型酸化酵素 / メチル基転移酵素 / ピラジン環 / ジヒドロビラジン酸化酵素 / ピラジン化合物 / 微生物
研究成果の概要

ピラジン類は、フェロモンやにおい成分などとしてよく知られる化合物群である。我々はPseudomonas fluorescens SBW25の単環式ピラジン類を生合成するための新しいメカニズムを発見した。天然のアミノ酸である4APheが、新規α-oxoamine synthaseのPapDによりアミノケトンへと変換され、これが自然重合して生じる還元型のジヒドロピラジンがPapFにより酸化されピラジンが形成される生合成機構を明らかとした。これらの2つの酵素は、単環式ピラジンを合成するユニークなメカニズムを構成しており、天然のアミノ酸からピラジン誘導体を生合成するための新たな戦略となりうる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自然界でピラジン類縁体が発見されてから半世紀以上経つが、本研究により初めてアミノ酸を原料としたピラジン環の生合成機構が明らかとなった。PapDおよびPapFをコードすると予想される遺伝子は細菌に広く保存されていたため、多くの細菌が同様の機構でピラジン類縁体を生合成している可能性がある。自然界にはアミノ酸を原料とすると予想されるピラジン類縁体が多く存在するため、本知見はこれら化合物の生合成経路を解明するための基礎的知見として重要である。また、本生合成経路を改変・利用することで、アミノ酸原料からのピラジン化合物の生産といった、合成生物学的な研究を行うことが可能になると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Symbiotic riboflavin degradation by Microbacterium and Nocardioides bacteria2020

    • 著者名/発表者名
      Kanazawa Hiroshi、Ozaki Sayoko、Doi Yuki、Masuo Shunsuke、Takaya Naoki
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 84 号: 5 ページ: 1056-1061

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1715783

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrahigh Thermoresistant Lightweight Bioplastics Developed from Fermentation Products of Cellulosic Feedstock2020

    • 著者名/発表者名
      Nag Aniruddha、Ali Mohammad Asif、Kawaguchi Hideo、Saito Shun、Kawasaki Yukie、Miyazaki Shoko、Kawamoto Hirotoshi、Adi Deddy Triyono Nugroho、Yoshihara Kumiko、Masuo Shunsuke、Katsuyama Yohei、Kondo Akihiko、Ogino Chiaki、Takaya Naoki、Kaneko Tatsuo、Ohnishi Yasuo
    • 雑誌名

      Advanced Sustainable Systems

      巻: 5 号: 1 ページ: 2000193-2000193

    • DOI

      10.1002/adsu.202000193

    • NAID

      120007181476

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enzymatic Cascade in Pseudomonas that Produces Pyrazine from α‐Amino Acids2019

    • 著者名/発表者名
      Masuo Shunsuke、Tsuda Yusuke、Namai Tomohito、Minakawa Hajime、Shigemoto Ryosuke、Takaya Naoki
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 21 号: 3 ページ: 353-359

    • DOI

      10.1002/cbic.201900448

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アミノ酸の新たな利用の可能性~有用ピラジン化合物の生合成と代謝工学~2021

    • 著者名/発表者名
      桝尾俊介、高谷直樹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism of pyrazine biosynthesis in <i>Pseudmonas fluorescens</i>.2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Masuo , Yusuke Tsuda, Tomohito Namai, Hajime Minakawa, Naoki Takaya
    • 学会等名
      TGSW2018 Towards Microbial Control ver. 3.0
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pseudomonas fluorescens SBW25株のピラジン生合成経路2018

    • 著者名/発表者名
      桝尾俊介、生井智仁、津田祐介、高谷直樹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ピラジン化合物の生合成経路2017

    • 著者名/発表者名
      桝尾俊介
    • 学会等名
      第5回糸状菌分子生物学研究会若手の会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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