クオラムセンシングを誘導するペプチドフェロモンに見られる翻訳後修飾の機能解明研究

• 研究課題/領域番号: 24688011
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生物生産化学・生物有機化学
• 研究機関: 東京大学 (2014-2016); 中部大学 (2012-2013)
• 研究代表者: 岡田 正弘 東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (40377792)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円); 2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
• キーワード: クオラムセンシング / 翻訳後修飾 / 枯草菌 / トリプトファン / イソプレニル化 / フェロモン

研究成果の概要

枯草菌から発見した、翻訳後修飾によるトリプトファン残基のイソプレニル化の普遍性の解明を目的として、まず、修飾酵素に着目し、活性に必要なアミノ酸残基を特定した。次に、その情報を元に、門の異なる細菌からファルネシルトリプトファンを有する新規ペプチドを発見した。さらに、その修飾酵素のX線結晶構造解析を行い、その結果を元に探索した結果、翻訳後修飾によるトリプトファン残基のイソプレニル化は様々な門の細菌に広く存在することが判明した。
また、納豆菌由来の納豆のネバネバを誘導するファルネシルトリプトファンを有する新規ペプチドを発見した。さらに、この翻訳後修飾は幅広い基質許容性を示すことが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Posttranslational isoprenylation of tryptophan in bacteria (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada, Tomotoshi Sugita, Ikuro Abe
  • 雑誌名: Beilstein J. Org. Chem. 巻: 13 ページ: 338-346
  • DOI: 10.3762/bjoc.13.37
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of giant modular PKSs provides insight into genetic mechanism for structural diversification of aminopolyol polyketides (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhang, L., Hashimoto, T., Qin, B., Hashimoto, J., Kozone, I., Kawahara, T., Okada, M., Awakawa, T., Ito, T., Asakawa, Y., Ueki, M., Takahashi, S., Osada, H., Wakimoto, T., Ikeda, H., Shin-ya, K., Abe, I.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 号: 7 ページ: 1740-1745
  • DOI: 10.1002/anie.201611371
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stereospecific prenylation of tryptophan by a cyanobacterial post-translational modification enzyme (2016)
  • 著者名/発表者名: Okada, M., Sugita, T., Akita, K., Nakashima, Y., Tian, T., Li, C., Mori, T., Abe, I.
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 14 号: 40 ページ: 9639-9644
  • DOI: 10.1039/c6ob01759b
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genome-based discovery of an unprecedented cyclization mode in fungal sesterterpenoids biosynthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Okada, M., Matsuda, Y., Mitsuhashi, T., Hoshino, S., Mori, T., Nakagawa, K., Quan, Z., Qin, B., Zhang, H., Hayashi, F., Kawaide, H., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 31 ページ: 10011-10018
  • DOI: 10.1021/jacs.6b05799
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Astellifadiene, a unique tetracyclic fungal sesterterpene: structure determination by an NMR-coupled crystalline sponge method and elucidation of its biosynthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, Y., Mitsuhashi,T., Lee, S., Hoshino, M., Mori, T., Okada, M., Zhang, H., Hayashi, F., Fujita, M., Abe, I.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 19 ページ: 5785-5788
  • DOI: 10.1002/anie.201601448
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effective production of aromatic polyketides in Streptomyces bacteria using combined-culture (2016)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Hoshino, Masahiro Okada, Hiroyasu Onaka, Ikuro Abe.
  • 雑誌名: Nat. Prod. Commun. 巻: 11 ページ: 979-981
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Manipulation of prenylation reactions by structure-based engineering of bacterial indolactam prenyltransferases (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, L. Zhang, T. Awakawa, S. Hoshino, M. Okada, H. Morita, I. Abe
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 10849-10851
  • DOI: 10.1038/ncomms10849
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An unusual chimeric diterpene synthase from Emericella varicolor and its functional conversion into a sesterterpene synthase by domain swapping (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Qin, Y. Matsuda, T. Mori, M. Okada, Z. Quan, T. Mitsuhashi, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 5 ページ: 1658-1661
  • DOI: 10.1002/anie.201509263
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemical Structure and Biological Activity of a Quorum Sensing Pheromone from Bacillus subtilis subsp. natto. (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Okada, Y. Nakamura, S. Hayashi, K. Ozaki, and S. Usami.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 25 号: 19 ページ: 4293-4296
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.07.083
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dietziamides, novel tetramic acid dimers from Dietzia timorensis MZ-3 with antioxidative activity (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Hoshino, T. Wakimoto, H. Zhang, F. Hayashi, M. Okada, I. Abe
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 25 号: 18 ページ: 3953-3955
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.07.035
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Niizalactams A-C, multicyclic macrolactams isolated from combined culture of Streptomyces with mycolic acid-containing bacterium (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Hoshino, M. Okada, T. Wakimoto, H. Zhang, F. Hayashi, H. Onaka, I. Abe
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 78 号: 12 ページ: 3011-3017
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.5b00804
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of a quorum sensing pheromone posttranslationally farnesylated at the internal tryptophan residue from Bacillus subtilis subsp. natto (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Hayashi, Syohei Usami, Yuta Nakamura, Koki Ozaki, Masahiro Okada
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 79 号: 10 ページ: 1567-1569
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1032884
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A region corresponding to second aspartate-rich motif in tryptophan isoprenylating enzyme, ComQ, serves as a substrate-binding site. (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Okada, A. Ishihara, R. Yamasaki, F. Tsuji, S. Hayashi, S. Usami, and Y. Sakagami.
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 550-555
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.891932
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lack of the Consensus Sequence Necessary for Tryptophan Prenylation in the ComX Pheromone Precursor (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Tsuji, A. Ishihara, A. Nakagawa, M. Okada, S. Kitamura, K. Kanamaru, Y. Masuda, K. Murakami, K. Irie, and Y. Sakagami.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 76 号: 8 ページ: 1492-1496
  • DOI: 10.1271/bbb.120206
  • NAID: 10031065914
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creation of pure nanodrugs and their anticancer properties (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kasai, T. Murakami, Y. Ikuta, Y. Koseki, K. Baba, H. Oikawa, H. Nakanishi, M. Okada, M. Shoji, M. Ueda, H. Imahori, M. Hashida
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 51 号: 41 ページ: 10315-10318
  • DOI: 10.1002/anie.201204596
  • 査読あり
• [学会発表] Post-translational prenylation of tryptophan. (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会 International Symposium on Molecular Science
  • 発表場所: 慶應義塾大学 (神奈川県, 横浜市)
  • 年月日: 2017-03-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 翻訳後修飾によるトリプトファンのイソプレニル化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡田 正弘
  • 学会等名: 高分子・ハイブリッド材料研究センター (PHyM) 若手フォーラム
  • 発表場所: 東北大学 (宮城県, 仙台市)
  • 年月日: 2017-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] 翻訳後修飾によるトリプトファンのイソプレニル化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田 正弘
  • 学会等名: 第78回講演会 有機化学研究会（白鷺セミナー）
  • 発表場所: 大阪府立大学 (大阪府, 堺市)
  • 年月日: 2016-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] Post-translational prenylation of a tryptophan residue in quorum sensing pheromones. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada
  • 学会等名: 1st International Conference on Advance Pharmacy and Pharmaceutical Sciences (ICAPPS)
  • 発表場所: Universitas Indonesia, Depok, Jakarta, Indonesia.
  • 年月日: 2016-10-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 翻訳後修飾によるトリプトファンのイソプレニル化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田 正弘
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部2016年度例会
  • 発表場所: 東京農業大学 (東京都, 世田谷区)
  • 年月日: 2016-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Post-Translational Isoprenylation of Tryptophan (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Okada
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Post-Translational Isoprenylation of Tryptophan (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Okada
  • 学会等名: The Scripps Institution of Oceanography symposium
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] 納豆菌由来のComXフェロモンの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡田正弘
  • 学会等名: 生合成マシナリー第7回若手シンポジウム
  • 発表場所: 東京、東京工業大学
  • 年月日: 2015-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] トリプトファンイソプレニルトランスフェラーゼのメカニズム解明とマシナリーの構築. 生合成マシナリー第6回若手シンポジウム (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡田正弘
  • 学会等名: 生合成マシナリー第6回若手シンポジウム
  • 発表場所: 東京、東京大学
  • 年月日: 2014-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] トリプトファンイソプレニルトランスフェラーゼのメカニズム解明とマシナリーの構築. 生合成マシナリー第6回若手シンポジウム (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡田正弘
  • 学会等名: 生合成マシナリー第7回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京、東京大学
  • 年月日: 2014-06-21
  • 招待講演
• [学会発表] Peptide isoprenylation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Okada.
  • 学会等名: International Symposiumon Natural Products Chemistry and Chemical Biology 2012
  • 発表場所: Hangzhou, China
• [学会発表] 翻訳後修飾によりトリプトファンがイソプレニル化された新規ペプチドの探索
  • 著者名/発表者名: 宇佐美 翔平、林 峻輔、中村 優太、岡田 正弘
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 神奈川, 明治大学