アミノグリコシド抗生物質の構造多様性の鍵を握るラジカルSAM酵素の精密反応解析

• 研究課題/領域番号: 26410174
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 工藤 史貴 東京工業大学, 理学院, 准教授 (00361783)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 天然物化学 / 生合成 / 酵素 / アミノグリコシド抗生物質 / ネオマイシン / アプラマイシン / ラジカルSAM酵素 / 鉄硫黄クラスター / 鉄－硫黄クラスター / デオキシ化機構 / エピメリ化機構 / イスタマイシン / 修飾酵素 / EPR解析

研究成果の概要

アミノグリコシド抗生物質は、放線菌などの土壌細菌が生産する抗生物質である。多種多様な構造を有する化合物が知られており、共通的な生合成中間体が特異修飾反応を受けて構築されると考えられている。その鍵を握る酵素として、様々なラジカル反応を触媒するラジカルSAM酵素が関わると予想した。
機能解析の結果、ネオマイシン生合成におけるラジカルSAMエピメリ化酵素NeoNとアプラマイシン生合成におけるラジカルSAM脱水酵素が、それぞれの抗生物質生合成における特異な修飾反応を触媒することが明らかとなった。

研究成果

• [国際共同研究] University of Southampton(United Kingdom)
• [雑誌論文] Substrate Specificity of Radical S-Adenosyl-L-methionine Dehydratase AprD4 and Its Partner Reductase AprD3 in the C3′-Deoxygenation of Aminoglycoside Antibiotics (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Takeshi Tsunoda, Makoto Takashima, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 70 号: 4 ページ: 423-428
  • DOI: 10.1038/ja.2016.110
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aminoglycoside Antibiotics: New Insights into the Biosynthetic Machinery of Old Drugs (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Kudo and T. Eguchi
  • 雑誌名: Chem. Rec. 巻: 16 号: 1 ページ: 4-18
  • DOI: 10.1002/tcr.201500210
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of a Radical S-Adenosyl-methionine Epimerase, NeoN, in the Last Step of Neomycin B Biosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Shota Hoshi, Taiki Kawashima, Toshiaki Kamachi, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 39 ページ: 13909-13915
  • DOI: 10.1021/ja507759f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Functional analysis of radical SAM enzyme AprD4 and reductase AprD3 in the C3′-deoxygenation in apramycin biosynthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Takahiro Tokumitsu and Tadashi Eguchi
  • 学会等名: Directing Biosynthesis V
  • 発表場所: University of Warwick, Warwick, UK
  • 年月日: 2017-03-22
  • 国際学会
• [学会発表] Reaction mechanisms of radical SAM enzymes involved in the biosynthesis of aminoglycoside antibiotics (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Shota Hoshi, Tadashi Eguchi
  • 学会等名: PacifiChem2015
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アミノグリコシド抗生物質アプラマイシン生合成におけるC-3’位デオキシ化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 徳光 貴洋・工藤 史貴・江口 正
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会（2015）
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉県）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Radical SAM Enzymes Involved in the Biosynthesis of Aminoglycoside Antibiotics (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo（工藤史貴）
  • 学会等名: The 9th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia under Asian Core Program (ICCEOA-9)
  • 発表場所: Eastin Hotel Petaling Jaya（Malaysia）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-04
• [学会発表] アミノグリコシド抗生物質の生合成におけるラジカル活性化を契機とする修飾酵素反応機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 工藤 史貴，星 正太，Hilda Sucipto，江口 正
  • 学会等名: 第56回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 高知県立県民文化ホール（高知県）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [備考] 東京工業大学大学院理工学研究科江口・工藤研究室ホームページ
  • URL: http://www.cms.titech.ac.jp/~eguchi/publications.html