モジュラー型酵素の機能解析とそれを応用した抗腫瘍性物質生産法の開発

• 研究課題/領域番号: 20310126
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 及川 英秋 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00185175)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2009年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2008年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
• キーワード: 生理活性 / 酵素反応 / 微生物 / 生合成 / 有機化学

研究概要

抗腫瘍性物質サフラマイシン生合成で最も重要な骨格合成酵素SfmCに標的を絞り、その酵素活性の検出を試みた。長鎖アシル基を有するジペプチドCoA誘導体およびチロシン誘導体を基質として、ATP およびNADPHを補酵素として添加する条件下反応を行ったところ、望む5環性環化生成物が得られた。その詳細な反応機構を解析した結果、本酵素SfmCは、3回の還元反応、2回の炭素炭素結合反応(Pictet-Spengler反応)を含む7段階の反応を触媒する興味深い酵素であることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of Common Intermediate 3-Hydroxy-L-Kynurenine in Chromophore Biosynthesis of Quinomycin Family Antibiotics. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Hirose, K.Watanabe, A.Minami, T.Nakamura, H.Oguri, H.Oikawa
  • 雑誌名: J.Antibiot Vol.64, No.1 ページ: 117-122
  • NAID: 10030637815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of Common Intermediate 3-Hydroxy-L-Kynurenine in Chromophore Biosynthesis of Quinomycin Family Antibiotics. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Hirose, K.Watanabe, A.Minami, T.Nakamura, H.Oguri, H.Oikawa
  • 雑誌名: J.Antibiot 巻: Vol.64, No.1 ページ: 117-122
  • NAID: 10030637815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of the Saframycin Core Scaffold Defines Dual Pictet-Spengler Mechanisms (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Koketsu, K.Watanabe, H.Suda, H.Oguri, H. Oikawa
  • 雑誌名: Nat.Chem.Biol Vol.6, No.6 ページ: 408-410
  • NAID: 120002646838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solanapyrone Synthase, a Possible Diels-Alderase, and Iterative Type I Polyketide Synthase Encoded in a Biosynthetic Gene Cluster from Alternaria Solani. (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kasahara, T.Miyamoto, T.Fujimoto, H.Oguri, T.Tokiwano, H.Oikawa, Y.Ebizuka, I.Fujii
  • 雑誌名: ChemBioChem Vol.11, No.9 ページ: 1245-1252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of the saframycin core scaffold defines dual Pictet-Spengler mechanisms. (2010)
  • 著者名/発表者名: Koketsu H., Watanabe K., Suda H., Oguri H., Oikawa H.
  • 雑誌名: Nat.Chem.Biol. Vol.6 ページ: 408-410
  • NAID: 120002646838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of the Saframycin Core Scaffold Defines Dual Pictet-Spengler Mechanisms. (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Koketsu, K.Watanabe, H.Suda, H.Oguri, H.Oikawa
  • 雑誌名: Nat.Chem.Blot 巻: Vol.6, No.6 ページ: 408-410
  • NAID: 120002646838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solanapyrone Synthase, a Possible Diels-Alderase, and Iterative Type 1 Polyketide Synthase Encoded in a Biosynthetic Gene Cluster from Alternaria Solani. (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kasahara, T.Miyamoto, T.Fujimoto, H.Oguri, T.Tokiwano, H.Oikawa, Y.Ebizuka, I.Fujii
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: vol.11, No.9 ページ: 1245-1252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of the saframycin core scaffold defines dual Pictet-Spengler mechanisms. (2010)
  • 著者名/発表者名: Koketsu, H., Watanabe, K., Suda, H., Oguri, H., Oikawa, H
  • 雑誌名: Nat.Chem.Biol. (印刷中)
  • NAID: 120002646838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diversification of echinomycin molecular structure by way of chemoenzymatic synthesis and heterologous expression of the engineered echinomycin biosynthetic pathway (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K., Oguri H., Oikawa H.
  • 雑誌名: Curr.Opin.Chem.Biol. Vol.13 ページ: 189-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rationally Engineered Total Biosynthesis of a Synthetic Analogue of a Natural Quinomycin Depsipeptide in Escherichia coli. (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K., (5 persons), Oikawa H.
  • 雑誌名: ChemBioChem Vol.10 ページ: 1965-1968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Escherichia coli Allows Efficient Modular Incorporation of Newly Isolated Quinomycin Biosynthetic Enzyme into Echinomycin Biosynthetic Pathway for Rational Design and Synthesis of Potent Antibiotic Unnatural Natural Product (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K., (8 persons), Oikawa, H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. Vol.131 ページ: 9347-9353
• [雑誌論文] Enzymatic synthesis of molecular skeletons of complex antitumor antibiotics with non-ribosomal peptide synthetases (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K., Oguri H., Oikawa H.
  • 雑誌名: J.Synth.Org.Chem.Jpn. Vol.67 ページ: 1152-1160
  • NAID: 10026866717
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a gene cluster of polyether antibiotic lasalocid from Streptomyces lasaliensis (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Migita, M.Watanabe, Y.Hirose, K.Watanabe, T.Tokiwano, H.Kinashi, H.Oikawa
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem Vol.73, No.1 ページ: 169-176
  • NAID: 10027536367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diversification of echinomycin molecular structure by way of chemoenzymatic synthesis and heterologous expression of the engineered echinomycin biosynthetic pathway (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K., Oguri H., Oikawa H.
  • 雑誌名: Curr.Opinion Chem.Biol. Vol.13, No.1 ページ: 189-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthetic gene-based secondary metabolite screening : a new diterpene, methyl phomopsenonate, from the fungus Phomopsis am ygdali (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyomasu T., Kaneko A, Tokiwano T., Kanno Y., Kanno Y., Nuda R., Miura S., Nishioka T., Ikeda C., Mitsuhashi, W., Dairi T., Kawano T., Oikawa H., Kato N., Sassa T.
  • 雑誌名: J.Org.Chem. Vol.74, No.1 ページ: 1541-1548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diversification of echinomycin molecular structure by way of chemoenzymatic synthesis and heterologous expression of the engineered echinomycin biosynthetic pathway (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Oguri, H., ^*Oikawa, H.
  • 雑誌名: Curr.Opin.Chem.Biol. 13 ページ: 189-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rationally Engineered Total Biosynthesis of a Synthetic Analogue of a Natural Quinomycin Depsipeptide in Escherichia coli. (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., (5 persons), Oikawa, H.
  • 雑誌名: Chem Bio Chem 10 ページ: 1965-1968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Escherichia coli Allows Efficient Modular Incorporation of Newly Isolated Quinomycin Biosynthetic Enzyme into Echinomycin Biosynthetic Pathway for Rational Design and Synthesis of Potent Antibiotic Unnatural Natural Product (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., (8 persons), Oikawa, H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 9347-9353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic synthesis of molecular skeletons of complex antitumor antibiotics with non-ribosomal peptide synthetases (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Oguri, H., Oikawa, H.
  • 雑誌名: J.Synth.Org.Chem., Jpn. 67 ページ: 1152-1160
  • NAID: 10026866717
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a gene cluster of polyether antibiotic lasalocid from Streptomyces lasaliensis (2009)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H, et.al.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem 73 ページ: 169-176
  • NAID: 10027536367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diversification of echinomycin molecular structure by way of chemoenzymatic synthesis and heterologous expression of the engineered echinomycin biosynthetic pathway (2009)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H, et.al.
  • 雑誌名: Curr. Opinion Chem. Biol. 13(In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthetic gene-based secondary metabolite screening: a new diterpene, methyl phomopsenonate, from the fungus Phomopsis am ygdali (2009)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H, et.al.
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 74 ページ: 1541-1548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved production of triostin A in engineered Escherichia coli with furnished quinoxaline chromophore by design of experiments in small-scale culture (2008)
  • 著者名/発表者名: A.P.Praseuth, M.B.Praseuth, H.Oguri, H.Oikawa, K.Watanabe, C.C.C.Wang
  • 雑誌名: Biotechnology Progress Vol.24, No.1 ページ: 134-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic macrolactonization in the presence of DNA leading to triostin A analogs (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Koketsu, H.Oguri, K.Watanabe, Oikawa H.
  • 雑誌名: Chem.Biol. Vol.15, No.1 ページ: 818-828
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epoxide hydrolase Lsd19 for polyether formation in the biosynthesis of Lasalocid A : Direct experimental evidence on polyene-polyepoxide hypothesis in polyether biosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Shichijo, A.Migita, H.Oguri, M.Watanabe, T.Tokiwano, K.Watanabe, H.Oikawa
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. Vol.130, No.1 ページ: 12230-12231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unprecedented biological cyclopropanation in the biosynthesis of FR-900848 (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Tokiwano, H.Watanabe, T.Seo, H.Oikawa
  • 雑誌名: Chem.Commun. No.1 ページ: 6016-6018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved production of triostin A in engineered Escherichia coli with furnished quinoxaline chromophore by design of experiments in small-scale culture (2008)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H, et.al.
  • 雑誌名: Biotechnology Progress 24 ページ: 134-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic macrolactonization in the presence of DNA leading to triostin A analogs (2008)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H, et.al.
  • 雑誌名: Chem. Biol. 15 ページ: 818-828
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epoxide hydrolase Lsd19 for polyether formation in the biosynthesis of Lasalocid A: Direct experimental evidence on polyene?polyepoxide hypothesis in polyether biosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H, et.al.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 130 ページ: 12230-12231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unprecedented biological cyclopropanation in the biosynthesis of FR-900848 (2008)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H, et.al.
  • 雑誌名: Chem. Commun. ページ: 6016-6018
  • 査読あり
• [学会発表] 生物活性物質の骨格合成酵素を利用した誘導体合成を目指して (2010)
  • 著者名/発表者名: s
  • 学会等名: 東京大学生物生産工学研究センターシンポジウム「微生物代謝研究におけるケミカルバイオロジーの最前線」
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 生物活性物質の骨格合成酵素を利用した誘導体合成を目指して (2010)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 東京大学生物生産工学研究センターシンポジウム「微生物代謝研究におけるケミカルバイオロジーの最前線」
  • 発表場所: 東京大学 招待講演
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 天然物生合成は、普遍的有用物質生産法となり得るか? (2010)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 化学トピックス特別講義
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 天然物生合成は、普遍的有用物質生産法となり得るか (2010)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 化学科セミナー
  • 発表場所: 東京工業大学 招待講演
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 抗腫瘍抗生物質サフラマイシンの生合成酵素を用いた骨格合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 第52回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 静岡
• [学会発表] 生合成にDiels-Alder 反応は関与するのか? (2010)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 始まり-苦闘-結末、薮田セミナー:市原メモリアルシンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 生合成にDiels-Alder反応は関与するのか?始まり-苦闘-結末 (2010)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 薮田セミナー:市原メモリアルシンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学 招待講演
• [学会発表] Biosynthetic Engineering on Antitumor Peptide Antibiotics (2009)
  • 著者名/発表者名: Oikawa H.
  • 学会等名: 14th European Congress on Biotechnology
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] Biosynthetic Engineering on Antitumor Peptide Antibiotics (2009)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H
  • 学会等名: 14^<th> European Congress on Biotechnology
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] 抗腫瘍抗生物質サフラマイシン生合成酵素を用いたテトラヒドロイソキノリン骨格の酵素合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 纐纈健人
  • 学会等名: 第95回有機合成シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] 抗腫瘍抗生物質サフラマイシン生合成酵素を用いたテトラヒドロイソキノリン骨格の酵素合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 纐纈健人
  • 学会等名: 第95回 有機合成シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] テトラヒドロイソキノリン系抗生物質SF-1739HP生合成経路の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 纐纈健人、渡辺賢二、大栗博毅、及川英秋
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 非リボソーム依存性ペプチド合成酵素を用いた抗腫瘍性物質ライブラリー構築の試み (2009)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 日本化学会第89春季年会大会シンポジウム、第二次先端ウォッチングイブニングセッション「生合成工学一酵素を駆使した生物活性天然物の創製を目指して」
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2009-03-27
• [図書] in Comprehensive Natural Products Chemistry II(Chemical Difence and Toxins of Plant) (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamane H., Konno K., Takabayashi J., Sassa T., Oikawa H., Elsevier
  • 総ページ数: 47
• [図書] in Comprehensive Natural Products Chemistry II(Chemical Defense and Toxins of Plant) (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamane H., Konno K., Takabayashi J., Sassa T., Oikawa H., Elsevier
  • 総ページ数: 46
• [図書] Comprehensive Natural Products Chemistry II(Diels-Alderases) (2010)
  • 著者名/発表者名: Oikawa H.
  • 総ページ数: 39
• [図書] Chemical Difence and Toxins of Plant. in Comprehensive Natural Products Chemistry II (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamane, H., Konno, K., Takabayashi, J., Sassa, T., Oikawa, H.
  • 総ページ数: 47
  • 出版者: Elsevier
• [図書] "Chemical Defense and Toxins of Plant."in Comprehensive Natural Products Chemistry II (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamane, H., Konno, K., Takabayashi, J., Sassa, T., Oikawa, H
  • 総ページ数: 46
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Diels-Alderases."in Comprehensive Natural Products Chemistry II (2010)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H
  • 総ページ数: 39
  • 出版者: Elsevier
• [図書] 天然物全合成の最新動向(生合成酵素による天然物の全合成抗腫瘍性物質エキノマイシンの合成を中心に) (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺賢二、大栗博毅、及川英秋
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 天然物全合成の最新動向『生合成酵素による天然物の全合成 抗腫瘍性物質エキノマイシンの合成を中心に』 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺賢二、大栗博毅、及川英秋
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: シーエムシー出版