モジュール型ポリケタイド合成酵素のリプログラミングによる非天然型新規化合物の創出

• 研究課題/領域番号: 26560428
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 阿部 郁朗 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (40305496)
• 研究分担者: 淡川 孝義 東京大学, 大学院薬学系研究科, 助教 (80609834)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: ポリケタイド合成酵素 / 生合成 / 遺伝子 / 生合成工学 / 合成生物学 / ポリエン化合物

研究成果の概要

ポリエン化合物の生合成遺伝子の進化の様式と、酵素の活性機能相関を明らかにすることを目的とした。ポリエンtetrafibricin産生菌より、その新規中間体neotetrafibricinの構造を同定し、生合成遺伝子クラスターを取得した。ポリエン合成酵素の遺伝子比較から、ケトシンテースドメイン中の、スターター基質特異性に関わるアミノ酸配列を見出した。ポリケタイドの伸長基質供給酵素AntEの立体構造解析、基質特異性の拡大に成功し、新規antimycin化合物の生産に成功した。本研究により、新規化合物生産のための遺伝子改変の基盤が構築された。

研究成果

• [雑誌論文] Rational control of polyketide extender units by structure-based engineering of a crotonyl-CoA carboxylase/ reductase in antimycin biosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhang, L., Mori, T., Zheng, Q., Awakawa, T., Yan, Y., Liu, W., Abe, I.,
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 54 号: 45 ページ: 13462-13465
  • DOI: 10.1002/anie.201506899
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Uncovering the unusual D-ring construction in terretonin biosynthesis by collaboration of a multifunctional cytochrome P450 and a unique isomerase (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, Y., Iwabuchi, T., Wakimoto, T., Awakawa, T., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 9 ページ: 3393-3401
  • DOI: 10.1021/jacs.5b00570
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Calyculin biogenesis from a pyrophosphate protoxin produced by a sponge symbiont (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto, T., Egami, Y., Nakashima, Y., Wakimoto,Y., Mori, T., Awakawa,T., Ito, T., Kenmoku, H., Asakawa, Y., Piel, J., Abe, I.
  • 雑誌名: Nature Chem. Biol. 巻: 10 号: 8 ページ: 648-655
  • DOI: 10.1038/nchembio.1573
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete biosynthetic pathway of anditomin: nature's sophisticated synthetic route to a complex fungal meroterpenoid (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, Y., Wakimoto, T., Mori, T., Awakawa, T., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 43 ページ: 15326-15336
  • DOI: 10.1021/ja508127q
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystallization, and preliminary X-ray diffraction analysis of AntE, a crotonyl-CoA carboxylase/reductase from Streptomyces sp. NRRL 2288 (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhang, L., Chen, J., Mori, T., Yan, Y., Liu, W., Abe, I.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr., Sect. F: Struct. Biol. Cryst. Commun. 巻: 70 号: 6 ページ: 734-737
  • DOI: 10.1107/s2053230x14008371
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 遺伝子解析に基づくポリエン系化合物の立体配置決定法の確立 (2016)
  • 著者名/発表者名: 張 驪駻、秦 斌、淡川 孝義、岡田 正弘、脇本 敏幸、阿部 郁朗
  • 学会等名: 第136回日本薬学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 複雑骨格天然物の生合成マシナリーの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗
  • 学会等名: 日本化学会 第95春季年会 イブニングセッション
  • 発表場所: 千葉県船橋市
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Engineered Biosynthesis of Medicinal Natural Products (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗
  • 学会等名: 2014 Fall Annual Convention of Pharmaceutical Society of Korea
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-24
  • 招待講演
• [学会発表] 天然物の生合成工学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗
  • 学会等名: 第４９回天然物化学談話会
  • 発表場所: 岡山県倉敷市
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Biosynthesis of Fungal Meroterpenoids (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗
  • 学会等名: 97th Canadian Chemistry Conference and Exhibition
  • 発表場所: Vancouver, British Columbia, Canada
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] Engineered Biosynthesis of Medicinal Natural Products (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗
  • 学会等名: 9th International Symposium on Chromatography of Natural Products
  • 発表場所: Medical University of Lublin, Lublin, POLAND
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-29
  • 招待講演
• [備考] 東京大学大学院薬学系研究科天然物化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~tennen/head.htm
• [備考] 東京大学大学院薬学系研究科天然物化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~tennen/publications.html