多様な植物ポリケタイド生合成機構の統合化

• 研究課題/領域番号: 25242067
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 野口 博司 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (60126141)
• 研究分担者: 森田 洋行 富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 教授 (20416663) ; 梅原 薫 静岡県立大学, 薬学部, 講師 (40185070) ; 渡辺 賢二 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (50360938)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 47,580千円 (直接経費: 36,600千円、間接経費: 10,980千円); 2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2014年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2013年度: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円)
• キーワード: ポリケタイド / 生合成 / 反応機構 / タンパク質結晶構造解析 / 植物 / 酵素工学 / 閉環酵素 / X線結晶構造解析 / Type III PKS / polyketide synthase / OAC

研究成果の概要

我々は、アサ由来オリベトール酸閉環酵素（OAC）とその生成物であるオリベトール酸との複合体X線結晶構造の解析と変異導入実験から、チロシン72とヒスチジン78がOACの触媒残基である可能性を示した。さらに、OACの活性中心キャビティー内に見いだした疎水性に富んだペンチル結合ポケットを形成するアミノ酸残基を嵩高いアミノ酸に置換したところ、酵素活性が減弱することを明らかにした。これらの変異酵素についてX線結晶構造解析を行った結果、変異の導入によりペンチル結合ポケットの容積が減少し、基質が結合しにくくなったため、酵素活性を減弱することが明らかとなった。

研究成果

• [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] Structural basis for olivetolic acid formation by a polyketide cyclase from Cannabis sativa (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Yang, T. Matsui, T. Kodama, T. Mori, X. Zhou, F. Taura, H. Noguchi, I. Abe, H. Morita
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 283 号: 6 ページ: 1088-1106
  • DOI: 10.1111/febs.13654
  • NAID: 120006559813
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for the β-carboline alkaloids production by the microbial homodimeric enzyme McbB (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, S. Hoshino, S. Sahashi, T. Wakimoto, T. Matsui, H. Morita, I. Abe
  • 雑誌名: Chem. Biol. 巻: 17 号: 7 ページ: 1501-1504
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2015.06.006
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expression, purification, and crystallization of a plant polyketide cyclase from Cannabis sativa (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Yang, T. Matsui, T. Mori, F. Taura, H. Noguchi, I. Abe, H. Morita
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: 71 号: 12 ページ: 1470-1474
  • DOI: 10.1107/s2053230x15020385
  • NAID: 120006389597
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A peptide ligase and the ribosome cooperate to synthesize the peptide pheganomycin. (2015)
  • 著者名/発表者名: Noike, M., Matsui, T., Ooya, K., Sasaki, I., Ohtaki, S., Hamano, Y., Maruyama, C., Ishikawa, J., Satoh, Y., Ito, H., Morita, H. and Dairi T.
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 11 号: 1 ページ: 71-76
  • DOI: 10.1038/nchembio.1697
  • NAID: 120005619608
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for the formation of acylalkylpyrones from two β-ketoacyl units by the fungal type III polyketide synthase CsyB (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Yang, D., Matsui, T, Hashimoto, M., Morita, H., Fujii, I., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 号: 8 ページ: 5214-5225
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.626416
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preferential cytotoxicity of crude drugs used in Japanese Kampo medicines against human pancreatic cancer PANC-1 and PSN-1 cells (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Lee, D.F. Dibwe, F. Li, H. Morita, Y. Tezuka
  • 雑誌名: Traditional & Kampo Medicine 巻: なし 号: 2 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1002/tkm2.1016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preferential cytotoxic constituents of Andrographis paniculata and their preferential cytotoxicity against human pancreatic cancer cell lines (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Lee, H. Morita, Y. Tezuka
  • 雑誌名: Nat. Prod. Comm. 巻: 1 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression, purification, and crystallization of a fungal type III polyketide synthase that produces the csypyrones (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang, D., Mori, T., Matsui, T., Hashimoto, M., Morita, H., Fujii, I., Abe, I.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr., Sect. F: Struct. Biol. Cryst. Commun. 巻: 70 号: 6 ページ: 730-733
  • DOI: 10.1107/s2053230x14008516
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Muchimangins G-J, Fully Substituted Xanthones with a Diphenylmethyl Substituent, from Securidaca longepedunculata (2014)
  • 著者名/発表者名: D.F. Dibwe, S. Awale, S. Kadota, H. Morita, Y. Tezuka
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 77 号: 5 ページ: 1241-1244
  • DOI: 10.1021/np5000445
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new polyoxygenated cyclohexane and other constituents from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Subehan, S. Lee, D.F. Dibwe, Y. Tezuka, H. Morita
  • 雑誌名: Nat. Prod. Res. 巻: 28 号: 20 ページ: 1754-1759
  • DOI: 10.1080/14786419.2014.945175
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phytochemical investigation of the active constituents from <i>Caesalpinia sappan</i> on stimulation of osteoblastic cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Subehan, Y. Rifai, Mufidah, Ismail, M. Aswad, H. Morita
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 31 号: 5 ページ: 505-509
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.0911a
  • NAID: 130005129277
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muchimangins E and F: novel diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata (2014)
  • 著者名/発表者名: Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 55 号: 11 ページ: 1916-1919
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2014.01.149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and structure-function analyses of quinolone- and acridone-producing novel type III polyketide synthases from Citrus microcarpa (2013)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Shimokawa, Y., Matsui, T., Kinjo, K., Kato, R., Noguchi, H., Sugio, S., Morita, H., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 40 ページ: 28845-28858
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.493155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heptaoxygeneted xanthones as anti-austerity agents from Securidaca longepedunculata (2013)
  • 著者名/発表者名: Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 号: 24 ページ: 7663-7668
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.10.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spiro-carbon formation by different chemistry involving pathway crosstalk. (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川格靖, 他8名
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 9 号: 12 ページ: 818-825
  • DOI: 10.1038/nchembio.1366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted disruption of transcriptional regulators in Chaetomium globosum activates biosynthetic pathways and reveals transcriptional regulator-like behavior of aureonitol. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa T, et al.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135 号: 36 ページ: 13446-13455
  • DOI: 10.1021/ja405128k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combinatorial Generation of Complexity by Redox Enzymes in the Chaetoglobosin A Biosynthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ishiuchi, T. Nakazawa, F. Yagishita, T. Mino, H. Noguchi, K.a Hotta, K. Watanabe
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 19 ページ: 7371-7377
  • DOI: 10.1021/ja402828w
  • URL: http://dx.doi.org/
  • 査読あり
• [学会発表] アサ由来ポリケタイド閉環酵素のX線結晶構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森田洋行，楊新美，松井崇，児玉猛，森貴裕，周暁希，野口博司，阿部郁朗
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Structural basis for novel plant polyketide cyclase (2016)
  • 著者名/発表者名: Morita H
  • 学会等名: 32nd International Annual Meeting in Pharmaceutical Sciences
  • 発表場所: Chulalongkorn, Thailand
  • 年月日: 2016-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] Structure-function analyses of two novel plant type III polyketide synthases obtained from medicinal plant Evodia rutaecarpa (2015)
  • 著者名/発表者名: Kodama T., Matsui T., Mori T., Tadakoshi T., Noguchi H., Abe I., Morita H
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Precursor-directed biosynthesis of unnatural novel alkaloids by using a plant type III polyketide synthase obtained from Evodia rutaecarpa (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito T., Kodama T., Noguchi H., Abe I., Morita H
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
• [学会発表] アサ由来ポリケタイド閉環酵素のX線結晶構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森田洋行，楊新美，松井崇，児玉猛，周暁希，森貴裕，野口博司，阿部郁朗
  • 学会等名: 酵素工学研究会第74回講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] Crystal structure analysis of the secondary metabolite enzymes promoted the production of new compounds for drug discovery (2014)
  • 著者名/発表者名: 森田洋行
  • 学会等名: 2014 Joint symposium of The Natural Prodcuts Research Institute at Seoul National University & The Institute of Natural Medicine at University of Toyama
  • 発表場所: 韓国 ソウル
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] 放線菌由来新規Pictet-Spengler反応触媒酵素McbBの構造機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐橋周作、森貴裕、森田洋行、阿部郁朗
  • 学会等名: 第29回年度日本放線菌学会
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [学会発表] New insight into substrate promiscuity and catalytic versatility of a fungal indole prenyltransferase (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Morita，Ikuro Abe
  • 学会等名: Enzyme Engineering XXII: Emerging Topics in Enzyme Engineering
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 招待講演
• [学会発表] Natural products from fungi (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Watanabe
  • 学会等名: 3rd International Conference on Natural product Biosynthesis
  • 発表場所: University of California Los Angeles, University of Southern California (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張
  • 著者名/発表者名: 森田洋行
  • 学会等名: 新学術領域研究生合成マシナリー 第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌）
  • 招待講演
• [学会発表] Engineering of plant type III polyketides synthase
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Morita
  • 学会等名: Seminar on Campus Asia Program University of Toyama 2013
  • 発表場所: 慶熙大学校（韓国ソウル）
  • 招待講演
• [学会発表] Prenylation of polyketides and alkaloids by exploring indole prenyltransferase for drug discovery
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Morita
  • 学会等名: International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
  • 発表場所: インドネシア大学（インドネシア・ジャカルタ）
  • 招待講演