| 研究課題/領域番号 |
19KK0150
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分38:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 静岡県立大学 |
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研究代表者 |
渡辺 賢二 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (50360938)
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| 研究分担者 |
佐藤 道大 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (10629695)
恒松 雄太 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (30629697)
岸本 真治 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (40814330)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 天然物 / 生合成 / Diels-Alder / 反応メカニズム / Diels-Alderase / 生合成酵素 / Diels-Alder反応 / 天然物生合成 / 酵素反応機構 / [4+2]環化反応 / spiro-carbon / monooxygenase / FAD / epoxidation / 天然物化学 / 酸化反応 / 計算化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では、非経験的量子化学を基盤とした、反応遷移状態における計算化学、マイクロ秒レベルの分子動力学、タンパク質デザインとそれを用い化合物を生産するための生合成を合理的に構築することを目的とする。その目的の達成による出口として、生物活性を持つ分子を新たに合成／生合成するための新しい方法論の樹立が挙げられる。そのためには、酵素機能の精密な解析が必要不可欠となる。目的とする方法論を確立するために、本研究課題で海外共同研究者としてKendall Houk教授を選んだ。カリフォルニア大学ロサンゼルス校化学部に所属するHouk教授は計算化学分野の世界的権威である。
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| 研究成果の概要 |
DAaseにおける基質認識・立体選択的環化・生成物阻害回避機構について, その分子基盤を解明することを目的に研究を行った。 今回, CghAによるIMDA反応の詳細なメカニズムについて, CghAの分子構造・速度論解析および計算化学によるエネルギー計算から, 合理的な知見を得ることができた。また, CghAの構造に基づいた部位特異的変異導入により, exo選択的IMDA反応を触媒するDAaseの創出に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
リポカリン型の構造を有するDAaseは報告がなく, 天然におけるDAaseの収斂進化を示唆するものであった。またCghA-1の複合体結晶構造解析および変異体の速度論解析からは, 酵素の基質許容に関する知見が得られ, ジエノフィルの電子求引に関わるアミノ酸残基を明らかにすることができた。さらに立体選択性に関しては, 基質のコンフォメーションをendoではなくexo付加に優位となるよう改変することで, 立体選択性の異なる酵素の創製に成功した。また, DAaseの生成物阻害回避機構については, 計算解析による遷移状態の自由エネルギーを算出することで, 合理的な説明が可能となった。
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