水酸化アミノ酸をトレーサーとするペプチド生合成遺伝子資源の新規開拓

• 研究課題/領域番号: 24688010
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 日比 慎 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (30432347)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,910千円 (直接経費: 20,700千円、間接経費: 6,210千円); 2014年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2012年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
• キーワード: 水酸化アミノ酸 / ペプチド生合成 / アミノ酸変換酵素 / α-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ / 非リボソームペプチド合成酵素 / 機能性ペプチド

研究成果の概要

本研究ではアミノ酸水酸化酵素（DO）を足掛かりとした遺伝子クラスター解析法により、新規ペプチド分子種の生合成経路解明を目指した。Burkholderia ambifaria AMMD株のゲノム中において発見したDOを含む非リボソームペプチド合成酵素（NRPS）様クラスターの各構成酵素の機能解析により新規ペプチドの生合成経路の一端を明らかにした。またペプチド分子中に多く見出される水酸化環状アミノ酸を生成する新規なDOを糸状菌類より見出し、詳細な酵素機能解析を進めた。これら成果を活かした酵素触媒法により同位体標識水酸化アミノ酸の生成に成功し、微生物代謝変換物のトレースを可能とした。

研究成果

• [雑誌論文] Multi-Enzymatic Synthesis of Optically Pure β-Hydroxy α-Amino Acids (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hibi, T. Kasahara, T. Kawashima, H. Yajima, S. Kozono, S.V. Smirnov, T. Kodera, M. Sugiyama, S. Shimizu, K. Yokozeki, J. Ogawa
  • 雑誌名: Adv. Synth. Catal. 巻: 357 号: 4 ページ: 767-774
  • DOI: 10.1002/adsc.201400672
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trehalose accumulation enhances tolerance of Saccharomyces cerevisiae to acetic acid (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoko Yoshiyama, Koichi Tanaka, Kohei Yoshiyama, Makoto Hibi, Jun Ogawa, and Jun Shima
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 119 号: 2 ページ: 172-175
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.06.021
  • NAID: 110009922577
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics and biotechnology applications of aliphatic amino acid hydroxylases belonging to the Fe(II)/α-ketoglutarate-dependent dioxygenase superfamily (2014)
  • 著者名/発表者名: Hibi, M., J. Ogawa
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 巻: 98(9) 号: 9 ページ: 3869-3876
  • DOI: 10.1007/s00253-014-5620-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a novel l-amino acid oxidase with protein oxidizing activity from Penicillium steckii AIU 027 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Isobe, R. Taira, Y. Hoshi, S. Matsuda, M. Yamada, M. Hibi, S. Kishino, J. Ogawa
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. 巻: 117 号: 6 ページ: 690-695
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.11.008
  • NAID: 110009823152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of a pharmaceutical intermediate via biohydroxylation using whole cells of Rhodococcus rubropertinctus N82 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, C. Ishikawa, A. O. Lozada, K. T. Robins, M. Hibi, J. Ogawa
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 78 号: 10 ページ: 1772-1776
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.925781
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Case for an Early Biological Origin of DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Anthony M. Poole, Nobuyuki Horinouchi, Ryan J. Catchpole, Dayong Si, Makoto Hibi, Koichi Tanaka, Jun Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Molecular Evolution 巻: 79 号: 5-6 ページ: 204-212
  • DOI: 10.1007/s00239-014-9656-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural optimization of SadA, an Fe(II)- and α-ketoglutarate-dependent dioxygenase targeting biocatalytic synthesis of N-succinyl-L-threo-3,4-dimethoxyphenylserine. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ｈｕｉ－Ｍｉｎ Ｑｉｎ， Ｔａｋｕｙａ Ｍｉｙａｋａｗａ， Ａｋｉｒａ Ｎａｋａｍｕｒａ， Ｍａｋｏｔｏ Ｈｉｂｉ， Ｊｕｎ Ｏｇａｗａ， Ｍａｓａｒｕ Ｔａｎｏｋｕｒａ
  • 雑誌名: Biochem． Biophys． Res． Commun． 巻: 450 号: 4 ページ: 1458-1461
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.07.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Breeding of a Cyclic Imide-Assimilating Bacterium, <i>Pseudomonas putida</i> s52, for High Efficiency Production of Pyruvate (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hibi, N. Horinouchi, W. Tu, C.L. Soong, M. Ito, T. Segawa, X. Mu, T. Hagishita, K. Yokozeki, S. Shimizu, J. Ogawa
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 77 号: 8 ページ: 1650-1654
  • DOI: 10.1271/bbb.130182
  • NAID: 10031195812
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic synthesis of chiral amino acid sulfoxides by Fe(II)/α-ketoglutarate-dependent dioxygenase (2013)
  • 著者名/発表者名: Hibi, M., T. Kawashima, H. Yajima, S.V. Smirnov, T. Kodera, M. Sugiyama, S. Shimizu, K. Yokozeki , J. Ogawa
  • 雑誌名: Tetrahedron : Asymmetry 巻: 24(17) 号: 17 ページ: 990-994
  • DOI: 10.1016/j.tetasy.2013.07.017
  • NAID: 120005323888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and application of a l-specific amino acid oxidase from Rhodococcus sp. AIU LAB-3 (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Isobe, S. Satou, E. Matsumoto, S. Yoshida, M. Yamada, M. Hibi, J. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 115 号: 6 ページ: 613-617
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2012.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of a novel N-substituted L-amino acid dioxygenase from Burkholderia ambifaria AMMD. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hui-Min Qin, Takuya Miyakawa, Min Ze Jia, Akira Nakamura, Jun Ohtsuka, You-Lin Xue, Takashi Kawashima, Takuya Kasahara, Makoto Hibi, Jun Ogawa, Masaru Tanokura
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 5 ページ: e63996-e63996
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0063996
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1-Leucine 5-hydroxylase of Nostoc punctiforme is a novel type of Fe(II)/α-ketoglutarate-dependent dioxygenase that is useful as a biocatalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: Hibi, M., T. Kawashima, P.M. Sokolov, S.V. Smirnov, T. Kodera, M. Sugiyama, S. Shimizu, K. Yokozeki, J. Ogawa
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 巻: 97(6) 号: 6 ページ: 2467-2472
  • DOI: 10.1007/s00253-012-4136-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel 1-isoleucine-4' -dioxygenase and 1-isoleucine dihydroxylation cascade in Pantoea ananatis (2013)
  • 著者名/発表者名: S. V. Snirnov, P. M. Sokolov, V. A. Kotlyarova, N.N. Sansonova, T. Kodera, I Sugiyama, T. Torii, M. Hibi, S. Shinizu, K. Yokozeki, J. Ogawa
  • 雑誌名: MicrobiologyOpen 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel family of bacterial dioxygenases that catalyse the hydroxylation of free L-amino acids. FEMS Microbiol. Lett., 331 (2), 97-104 (2012). (2012)
  • 著者名/発表者名: Smirnov, S.V.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol. Lett. 巻: 331 号: 2 ページ: 97-104
  • DOI: 10.1111/j.1574-6968.2012.02558.x
  • 査読あり
• [学会発表] Rhodococcus rubropertinctusを用いた水酸化反応による医薬中間体の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川 千弘, 宗石 和久, 木村 隆利, 日比 慎, 高橋 里美, 小川 順
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] trans-4-ヒドロキシ-L-ピペコリン酸生産プロセスの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田 大, 日比 慎, 森 亮輔, 三宅 良磨, 川端 潤, 高橋 里美, 小川 順
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Cyclic amino acid hydroxylases found in filamentous fungi (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hibi, R. Mori, R. Miyake, H. Kawabata, S. Takahashi, J. Ogawa
  • 学会等名: Active Enzyme Molecule 2014
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-19
• [学会発表] 糸状菌に由来する新規環状アミノ酸水酸化酵素群の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比 慎, 森 亮輔, 福田 大, 三宅 良磨, 川端 潤, 高橋 里美, 小川 順
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 新規環状アミノ酸水酸化酵素の探索と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森 亮輔、日比 慎、三宅 良磨、川端 潤、高橋 里美、小川 順
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（川崎）
• [学会発表] アミノ酸水酸化反応に有用なα-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの補基質供給系の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比 慎、富田 弥生、矢島 紘子、高橋 里美、小川 順
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（川崎）
• [学会発表] 代謝共役型酵素合成プロセスの有用物質生産への展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比 慎、堀之内 伸行、木村 隆利、小川 順
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（川崎）
  • 招待講演
• [学会発表] Whole-eell biocatalystを用いた立体選択的アミノ酸酸素添加反応の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比慎, 笠原拓也, 河嶋隆志, 高橋里美, 小川順
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北人学(宮城県)
  • 年月日: 2013-03-24
• [学会発表] Bioconversion of amino acids with whole-cell biocatalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hibi, S. Shimizu, S. Takahashi, J. Ogawa
  • 学会等名: Enzyme Engineering XXII
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山市）
  • 招待講演
• [学会発表] Microbial Fe(II)/α-ketoglutarate-dependent dioxygenases for valuable amino acid productions (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hibi
  • 学会等名: Biotrans 2013
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetric monooxygenation of amino acids by Fe(II)/α-ketoglutarate-dependent dioxygenases (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hibi, S. Shimizu, S. Takahashi, J. Ogawa
  • 学会等名: The 17th Japanese-German Workshop on Enzyme Technology
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Microbial Fe (II) /α-ketoglutarate-dependent dioxygenases for valuable amino acid productions (2012)
  • 著者名/発表者名: I Hibi, S. Shiaizu, K. Yokozeki, J. Ogawa
  • 学会等名: 13th Swiss Japanese Conference on Biotechnology and Bioprocess Engineering
  • 発表場所: Waizenhausen(Switzerland)
  • 年月日: 2012-11-04
• [学会発表] アミノ酸不斉酵素触媒としてのFe (II)/α-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比慎, 清水昌, 横関健三, 小川順
  • 学会等名: 酵素工学研究会第68回講演会
  • 発表場所: 東京人学(東京都)
  • 年月日: 2012-10-05
• [学会発表] Burkholderia ambifaria AMMD由来N置換アミノ酸β位水酸化酵素の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比慎, 笠原拓哉, 河嶋隆志, 横関健三, 清水昌, 小川順
  • 学会等名: 2012年度日本農芸化学会関西支部大会
  • 発表場所: 京都学園大学(京都府)
  • 年月日: 2012-09-29