| 研究課題/領域番号 |
23K26838
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| 補助金の研究課題番号 |
23H02145 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
小笠原 泰志 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20732986)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2025年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2024年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2023年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 天然物化学 / 生合成 / 酵素 / 生理活性物質 / 三員環 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微生物や植物によって生産される天然有機化合物の中にはシクロプロパンやアジリジンなどの三員環構造を有するものある。三員環構造はひずみが大きく、生理活性の発現に重要であることが多い。ゆえに、生合成における三員環形成メカニズムの精密な化学的理解は、学術的にも生合成工学による新規有用天然物創製の観点からも重要である。研究代表者は、これまでの知見では説明ができないシクロプロパンやアジリジン生合成酵素の候補を見出しており、本研究ではそれらの三員環合成酵素や反応機構について詳細な解析を行う。
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| 研究実績の概要 |
生理活性物質として単離された天然物有機化合物には、シクロプロパンやエポキシド、アジリジンなどの三員環構造を有するものが多く存在する。三員環構造は、大きなひずみに起因する反応性の高さに加え、配座自由度の制限により標的分子への選択性向上や結合安定化に寄与するため、多くの場合、天然物の生理活性発現に重要である。本研究ではその生合成に関わる酵素の反応解析を行った。
（１）ベラクトシンやホルマオマイシンはシクロプロピルアラニン構造を有する。代表者はその生合成機構を解析し、BelK/HrmIがL-リジンから6-ニトロノルロイシンへの酸化反応を触媒し、BelL/HrmJが6-ニトロノルロイシンからニトロシクロプロピルアラニンへの環化反応を触媒することを明らかにした。シクロプロピルアラニン構造を有する構造は２つのみが知られていたが、様々な菌に上記遺伝子の相同遺伝子が分布していた。そこで、相同遺伝子を含む遺伝子クラスターの中でクラスターに含まれる遺伝子がユニークであった遺伝子クラスターを幾つか選択し、それぞれ遺伝子の破壊株を構築して、代謝産物をHPLC で分析した。その結果一株については野生株にしか見られない代謝産物のピークが見いだされた。
（２）マイトマイシン類はアジリジン構造を有する抗腫瘍抗生物質である。その生合成について、アミノヒドロキシ安息香酸とN-アセチルグルコサミンを起点として、前者のアシルキャリアタンパク質へのロードに続いてグリコシル化反応が起こることを見出した。続く３つの反応についてもin vivo, in vitro実験で明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(1)については相同遺伝子の解析が進んでいること、(2)についも初期の生合成が明らかになったことからおおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
おおむね順調に推移しており、当初の計画に沿って研究を進める。
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