植物ポリケタイド骨格形成酵素群の触媒機能の拡張と分子多様性の創出

• 研究課題/領域番号: 26282210
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 森田 洋行 富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 教授 (20416663)
• 連携研究者: 松井 崇 富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 助教 (30463582) ; 児玉 猛 富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 特命助教 (40710207)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: ポリケタイド / 酵素工学 / X線結晶構造解析 / 閉環酵素 / 立体構造解析 / アルカロイド

研究成果の概要

化合物の多様性を創出することを目的とし、様々な構造のCoAチオエステルを基質として、キダチアロエ由来のIII型ポリケタイド合成酵素であるオクタケタイド合成酵素（OKS）とアサ由来ポリケタイド閉環酵素、オリベトール酸閉環酵素（OAC）の共反応を行った。その結果、ヘキサノイルCoAとマロニルCoAを基質としてOKSとOACの共反応を行うと新規ナフタレンが生産されることが判明した。さらに、OACアポ型とOAC-オリベトール酸複合体のX線結晶構造を取得し、変異導入実験を行った結果、OACは基質の結合に重要なペンチル結合ポケットを有し、Tyr72とHis78を触媒残基として用いることが明らかになった。

研究成果

• [国際共同研究] Hasanuddin University(Indonesia)
• [雑誌論文] Filamenting temperature-sensitive mutant Z inhibitors from Glycyrrhiza glabra and their inhibitory mode of action (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, S. Lallo, K. Nisa, H. Morita.
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem Lett 巻: 27 号: 6 ページ: 1420-1424
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.01.095
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel class of plant type III polyketide synthase involved in orsellinic acid biosynthesis from Rhododendron dauricum (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Taura, M. Iijima, E. Yamanaka, H. Takahashi, H. Kenmoku, H. Saeki, S. Morimoto, Y. Asakawa, F. Kurosaki, H. Morita.
  • 雑誌名: Front Plant Sci 巻: 7 ページ: 1452-1452
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural insight into the enzymatic formation of bacterial stilbene (2016)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Awakawa, T., Shimomura, K., Saito, Y., Yang, D., Morita, H., Abe, I.
  • 雑誌名: Cell Chem. Biol. 巻: 23 号: 12 ページ: 1468-1479
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2016.10.010
  • 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] 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: 印刷中
  • 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
• [学会発表] Manipulation of plant polyketide-producing enzymes to produce new compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Morita
  • 学会等名: The 1st International Conference on Environmental Science and Pollution for 96th Anniversary of University of Yangon
  • 発表場所: Yangon, Myanmar
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structure basis for novel plant polyketide cyclase (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Morita
  • 学会等名: The 6th International Symposium in Phyochemicals-Bioactivities and Disease Preventation of Phyochemicals and Natural Produts for Health
  • 発表場所: Chiayi, Taiwan
  • 年月日: 2016-11-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アサ由来ポリケタイド閉環酵素のポリケタイド閉環機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井崇，楊新美，周暁希，児玉猛，森貴裕，野口博司，阿部郁朗，森田洋行
  • 学会等名: 日本結晶学会平成28年度年会および会員総会
  • 発表場所: 水戸
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] Manipulation of plant polyketide-producing enzymes to produce new compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Morita
  • 学会等名: International Meeting 2016 of the Plant Resources Society of Korea
  • 発表場所: Jecheon, Korea
  • 年月日: 2016-09-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Crystal structure analysis of novel plant cyclase (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Morita
  • 学会等名: Korea-China-Japan Joint Symposium in Pharmaceutical Sciences
  • 発表場所: Jecheon, Korea
  • 年月日: 2016-09-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物ポリケタイド骨格形成酵素群の機能多様性に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森田洋行
  • 学会等名: 第63回日本生薬学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2016-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Prenylation of alkaloids by exploiting indole prenyltransferase for drug discovery (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Morita
  • 学会等名: 55th Anniversary of National Institute of Medicinal Material Conference
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2016-04-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [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
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Crystal structure analysis of the novel plant polyketide cyclase (2016)
  • 著者名/発表者名: Morita H
  • 学会等名: International Conference on Natural Products (ICNP) 2016
  • 発表場所: Kuala Terengganu, Malaysia
  • 年月日: 2016-03-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [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: 松井崇，楊新美，児玉猛，周暁希，森貴裕，野口博司，阿部郁朗，森田洋行
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-03-15
• [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
  • 国際学会 / 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
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of two novel plant type III polykeitde synthases obtained from medicinal plant Evodia rutaecarpa (2015)
  • 著者名/発表者名: Morita H
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [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
• [学会発表] Structural basis of polyketide cyclase from Cannabis sativa (2015)
  • 著者名/発表者名: Yang X., Matsui T., Kodama T., Abe I., Morita H.: Structural basis of polyketide cyclase from Cannabis sativa
  • 学会等名: ISPSA2015
  • 発表場所: Tokushima
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] 植物ポリケタイド骨格形成酵素群を利用した非天然型化合物群の創出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森田洋行
  • 学会等名: 理研NMR天然物シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2015-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] ゴシュユ由来新規Ⅲ型ポリケタイド合成酵素のcDNAクローニングと機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 児玉猛、野口博司、阿部郁朗、森田洋行
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 穿心蓮中の栄養飢餓状態選択的な殺細胞活性成分 (2015)
  • 著者名/発表者名: 李 雪林、森田洋行、手塚康弘
  • 学会等名: 日本薬学会第１３５年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 新規ジアルキル縮合酵素のX線結晶構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森貴裕、齋藤友理、下村康一郎、脇本敏幸、森田洋行、阿部郁朗
  • 学会等名: 日本薬学会第１３５年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] New secondary metabolites, Kaempuchraols A-J from Rhizomes of Kaempferia pulchra and their antiproliferative activity (2015)
  • 著者名/発表者名: Win Nwet Nwet、Ito Takuya、Aimaiti Simayijing、Morita Hiroyuki
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [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] 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 (2014)
  • 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8回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-05 – 2014-12-06
• [学会発表] インドネシア産Caesalpinia sappanからの骨芽細胞増殖促進活性成分の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: Subehan、Rifai Y、Mufidah、Ismail、Aswad M、森田洋行
  • 学会等名: 第20会天然薬物の開発と応用シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-06
• [学会発表] ペプチド系抗生物質フェガノマイシンの生合成に見いだされた新規ペプチドライゲース PGM1 の結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井崇、大瀧翔太、野池基義、大利徹、森田洋行
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] リボソームと新規ペプチドライゲースによる協同的ペプチド生成機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野池基義、松井崇、雄谷洸一、笹木郁雄、丸山千登勢、濱野吉一、石川淳、佐藤康治、伊藤肇、森田洋行、大利徹
  • 学会等名: 第56回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [学会発表] Teleocidin類の生合成機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森貴裕、淡川孝義、張驪駻、星野翔太郎、脇本敏幸、森田洋行、伊藤卓也、石川淳、阿部郁朗
  • 学会等名: 第56回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [学会発表] A new polyoxygenated cyclohexane and other constituents from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Subehan, Hiroyuki Morita
  • 学会等名: The 8th JSP-CCTCNM-KSP Joint Symposium on Pharmacognosy
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-13
• [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 (2014)
  • 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7回公開シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2014-06-21 – 2014-06-22
• [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] 放線菌由来新規インドールプレニルトランスフェラーゼTldCとMpnDのX線結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森貴裕、張驪駻、淡川孝義、脇本敏幸、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] 放線菌に見いだされた新規ペプチドライゲースは幅広い基質特異性を持つ (2014)
  • 著者名/発表者名: 野池基義、松井崇、佐藤康治、森田洋行、大利徹
  • 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
• [備考] 富山大学和漢医薬学総合研究所 天然物化学分野
  • URL: http://www.inm.u-toyama.ac.jp/napc/index.html