| 研究課題/領域番号 |
19H02895
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38040:生物有機化学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
工藤 史貴 東京工業大学, 理学院, 准教授 (00361783)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
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| キーワード | 生合成 / 酵素 / タンパク質構造解析 / アミノグリコシド系抗生物質 / 酵素構造解析 / ゲノムマイニング / アミノグリコシド抗生物質 / 生合成酵素 / 構造機能解析 / カナマイシン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、アミノグリコシド系抗生物質の生合成に関わる酵素の結晶構造解析に基づき基質認識機構と触媒反応機構を明らかにして、新規アミノグリコシド系抗生物質の創製のための酵素エンジニアリングに向けた研究基盤を構築する。また、ラジカル機構で糖部位の修飾反応を触媒する新規ラジカルSAM酵素など、新たな糖質変換酵素の機能を明らかにする。将来的には、これらの知見を統合して、新規アミノグリコシド系抗生物質を生合成する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、アミノグリコシド系抗生物質生合成マシナリーの人為的改変による新規抗生物質創製を念頭におき、生合成に関わる酵素の機能構造解析を通じた生合成基盤を構築することを目的とした。2020年度までにカナマイシン生合成経路の全貌解明に成功した。2021年度は1,4-ジアミノサイクリトールを有するイスタマイシン類の生合成酵素、2022年度は4'-デオキシブチロシンの生合成酵素について手がかりを得ていたので、2023年度は研究成果をまとめることを念頭におき研究を行なった。
イスタマイシン類は擬似二糖アミノグリコシドであり、カナマイシン等に見られる1,3-ジアミノサイクリトールである2-デオキシストレプタミン（2DOS）とは異なる1,4-ジアミノサイクリトールを有している。いずれも共通中間体である2-デオキシ-scyllo-イノサミン（DOIA）経由で生合成されるが、2DOS はDOIAの脱水素化とアミノ化により構築されるのに対し、1,4-ジアミノサイクリトールはDOIAが配糖化されてから二つ目のアミノ基が導入されることを示唆する結果を得ていた。そこで2023年度は、DOIAが糖転移酵素によりN-アセチルグルコサミニル化され、さらに脱アセチル化されグルコサミニル化されたDOIA（GlcN-DOIA）を調製して、推定脱水素化酵素とアミノ基転移酵素により二つ目のアミノ基が導入された生成物を単離構造決定することを検討した。種々条件検討した結果、さらに推定メチル化酵素を加えることで平衡反応を偏らせることに成功した。
4'-デオキシブチロシン生合成における4'-デオキシ化機構については、ヌクレオチド転移酵素が生合成中間体の4'位水酸基をアデニニル化することが引き金となっていることを示唆することができた。さらに、FMN依存還元酵素が還元してデオキシ化中間体が生成することを示唆することができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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