植物由来新規ポリケタイド閉環酵素の探索と物質生産

• 研究領域: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
• 研究課題/領域番号: 17H05435
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 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)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 生合成 / 酵素工学 / X線結晶構造解析

研究実績の概要

（1）キダチアロエ由来のⅢ型ポリケタイド合成酵素（PKS）であるオクタケタイド合成酵素（OKS）とアサ由来オリベトール酸閉環酵素（OAC）の共反応液に、ブチリルCoAとマロニルCoAを基質として作用させた場合の反応生成物について評価した。その結果、まず、OKSが1分子のブチリルCoAと7分子のマロニルCoAから新規パイロン誘導体を生産することが判明した。さらに、興味深いことに、OACがOKSの酵素反応液に共存すると、その新規化合物の生成量が約1.5倍増加することが確認された。このことから、OACは、プロピル基を有するポリケタイドCoAを基質として受け入れることが明らかとなった。これまでOACは、ペンチル基を有するポリケタイドCoA以外は基質として受け入れることができないと考えられていたが、本結果は、OACが他の長さのアシル基を有するポリケタイドCoAを基質として受け入れる可能性を示している。現在、他の長さのアシル基を有するポリケタイドCoAに対するOACの基質特異性について再評価を行っているところである。
（2）昨年度に引き続き、OACのホモログ酵素と目される植物由来AtHS1及びPOP-3のポリケタイド閉環酵素としての機能について検討したが、いずれの基質を用いても、酵素反応生成物を確認することができなかった。現在、これについては、酵素反応条件の最適化を行っているところである。
（3）領域横断型共同研究として、当該研究領域の研究者らが新たに見い出した酵素の結晶構造の取得と詳細な触媒機構の解明を試みた。その結果、アセチルCoAとマロニルCoAを基質としてオルセリン酸の生合成に関与すると想定されるエゾムラサキツツジ由来新規Ⅲ型PKSのX線結晶構造の取得に成功し，その基質特異性や生産物特異性が，活性中心キャビティーの形状と大きさに極めて依存していることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Lignans with melanogenesis effects from Premna serratifolia wood (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Woo, S. Hoshino, C.P. Wong, N.N. Win, M.D. Awoufack, Prema, H. Ngwe, H. Zhang, F. Hayashi, I. Abe, H. Morita
  • 雑誌名: Fitoterapia 巻: 133 ページ: 35-42
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2018.12.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new tetrahydrofuran type lignan from Premna serratifolia wood (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Woo, C.P. Wong, N.N. Win, S. Hoshino, Prema, H. Ngwe, I. Abe, H. Morita
  • 雑誌名: Nat Prod Commun 巻: 14 ページ: 113-116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Bis-iridoid and iridoid glycosides: Viral protein R inhibitors from Picrorhiza kurroa collected in Myanmar (2019)
  • 著者名/発表者名: N.N. Win, T. Kodama, K.Z.W. Lae, Y.Y. Win, H. Ngwe, I Abe, H. Morita
  • 雑誌名: Fitoterapia 巻: 134 ページ: 101-107
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2019.02.016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Brominated diphenyl ethers including a new tribromoiododiphenyl ether from a Vietnamese marine sponge Arenosclera sp. and their antibacterial activities (2019)
  • 著者名/発表者名: D. Ki, M.D. Awouafack, C.P. Wong, H.M. Nguyen, Q. M. Thai, L.H.T. Nu, H. Morita
  • 雑誌名: Chem Biodivers 巻: 16 号: 3
  • DOI: 10.1002/cbdv.201800593
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mirilactams C–E, Novel Polycyclic Macrolactams Isolated from Combined-Culture of <i>Actinosynnema mirum</i> NBRC 14064 and Mycolic Acid-Containing Bacterium (2018)
  • 著者名/発表者名: Hoshino Shotaro、Ozeki Masahiro、Wong Chin Piow、Zhang Huiping、Hayashi Fumiaki、Awakawa Takayoshi、Morita Hiroyuki、Onaka Hiroyasu、Abe Ikuro
  • 雑誌名: ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＆ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＢＵＬＬＥＴＩＮ 巻: 66 号: 6 ページ: 660-667
  • DOI: 10.1248/cpb.c18-00143
  • NAID: 130007382327
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • 年月日: 2018-06-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two new pyrrolo-2-aminoimidazoles, Clathriroles A and B, from marine sponge, Clathria prolifera collected in Myanmar (2018)
  • 著者名/発表者名: Woo, S.-Y., Win, N. N., Wong, C. P., Ito, T., Hoshino, S., Ngwe, H., Aye, A. A., Han, N., Zhang, H., Hayashi, F., Abe, I., Morita, H.
  • 雑誌名: J. Nat. Med., 巻: 72 号: 3 ページ: 803-807
  • DOI: 10.1007/s11418-018-1205-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new coumaronochromone and a new alkanoyl-dihydrofuranoflavone glycoside from Eriosema robustum (Fabaceae) (2018)
  • 著者名/発表者名: M.D. Awouafack, C.P. Wong, P. Tane, H. Morita
  • 雑誌名: Phytochem Lett 巻: 27 ページ: 20-24
  • DOI: 10.1016/j.phytol.2018.06.024
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Huperphlegmines A and B, two novel Lycopodium alkaloids with an unprecedented skeleton from Huperzia phlegmaria, and their acetylcholinesterase inhibitory activities (2018)
  • 著者名/発表者名: H.T. Nguyen, H.T. Doan, D.V. Ho, K. T. Pham, A. Raal, H. Morita
  • 雑誌名: Fitoterapia 巻: 129 ページ: 267-271
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2018.07.016
  • NAID: 120006707813
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pogostemins A-C, three new cytotoxic meroterpenoids from Pogostemon auricularius (2018)
  • 著者名/発表者名: H.T. Nguyen, L.T.T. Tran, D.V. Ho, D.V. Le, A. Raal, H. Morita
  • 雑誌名: Fitoterapia 巻: 130 ページ: 100-104
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2018.08.015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Catenulobactins A and B, Heterocyclic Peptides from Culturing Catenuloplanes sp. with a Mycolic Acid-Containing Bacterium (2018)
  • 著者名/発表者名: Hoshino Shotaro、Ozeki Masahiro、Awakawa Takayoshi、Morita Hiroyuki、Onaka Hiroyasu、Abe Ikuro
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 81 号: 9 ページ: 2106-2110
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.8b00261
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new Limonoid from Chisocheton paniculatus Fruit collected in Vietnam and its NO production inhibitory activity (2018)
  • 著者名/発表者名: H.T. Nguyen, H.V. Duc, A. Raal, H. Morita
  • 雑誌名: Nat Prod Commn 巻: 13 ページ: 1255-1257
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Characterization of two novel plant type III polyketide synthase from Evodia rutaecarpa. (2019)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: 2nd China-Japan Joint Symposium on Natural Product Biosynthesis
  • 国際学会
• [学会発表] X-ray crystal structure analysis of agarwood type III PKS PECPS (2019)
  • 著者名/発表者名: Wong C. P., Liu Q., Shi S., Morita H.
  • 学会等名: 日本薬学会第139年会
• [学会発表] 植物由来新規ポリケタイド閉環酵素の探索と物質生産 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森田洋行
  • 学会等名: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学「生合成リデザイン」 第４回公開シンポジウム
• [学会発表] Synthesis of unnatural compounds by enzyme engineering (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: 11th International Symposium on Chromatography of Natural Products
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of unnatural compounds by enzyme engineering (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: Seminar Nasional Kefarmasian Indonesian Pharmaceutical Update
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Discovery of new lignans from wood of Premna integrifolia collected in Myanmar (2018)
  • 著者名/発表者名: Woo S., Win N. N., Morita H.
  • 学会等名: 第５回富山・バーゼル医薬品研究開発シンポジウム
• [学会発表] Combinatorial biosynthesis of aloesone analog by exploiting a type III polyketide synthase and olivetolic cyclase (2018)
  • 著者名/発表者名: Woo B., Morita H.
  • 学会等名: 第５回富山・バーゼル医薬品研究開発シンポジウム
• [学会発表] Potent HIV-1 Vpr inhibitors from Kaempferia pulchra Rhizomes Collected in Myanmar (2018)
  • 著者名/発表者名: Win N. N., Morita H.
  • 学会等名: 第５回富山・バーゼル医薬品研究開発シンポジウム
• [学会発表] New sesquiterpene quinones from a Vietnamese marine sponge Spongia sp.and their biological activities (2018)
  • 著者名/発表者名: Nguyen H.M., Morita H.
  • 学会等名: 第５回富山・バーゼル医薬品研究開発シンポジウム
• [学会発表] Combinatorial biosynthesis of an unnatural novel aloeson analog by exploiting type III polyketide synthase and olivetolic acid cyclase (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: The Japan-German Biosynthesis Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Crystal structure analysis of a new type III polyketide synthase that catalyzes one pot formation of the C6-C-5-C6 diarlypentanoid (2018)
  • 著者名/発表者名: Liu Q., Wong C. P., Zhao Y., Shi S., Morita H.
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Toyama-Asia-Africa Pharmaceutical Network
• [学会発表] Two new quassinoids isolated from a medicinal plant Picrasma javanica of Myanmar (2018)
  • 著者名/発表者名: Prema, Wong C. P., Awouafack M. D., Win N. N., Ngwe H., Morita H.
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Toyama-Asia-Africa Pharmaceutical Network
• [学会発表] New sesquiterpene aminoquinones from a Vietnamese Spongia sp. and their biological activities (2018)
  • 著者名/発表者名: Nguyen H. M., Ito T., Morita H.
  • 学会等名: 第65回日本生薬学会年会
• [学会発表] Melanogenesis is inhibitor tetrahydrofuran lignans from Premna integrifolia collected in Myanmar (2018)
  • 著者名/発表者名: Win N. N., Woo S., Prema, Wong C. P., Ito T., Ngwe H., Morita H.
  • 学会等名: 第65回日本生薬学会年会
• [学会発表] Two distinct substrate binding modes for the normal and reverse prenylation by AmbP3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Wong C. P., Awakawa T, Nakashima Y., Mori T., Liu X., Morita H., Abe I.
  • 学会等名: 第65回日本生薬学会年会
• [学会発表] Synthesis of unnatural compounds by enzyme engineering (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: Seminar on Ho Chi Minh Medicine and Pharmacy University
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of unnatural compounds by enzyme engineering (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: Seminar on Cantho University
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of unnatural compounds by exploiting secondary metabolite enzyme (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: The 60th Anniversary of School of Chinese Materia Medica Conference
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of unnatural compounds by enzyme engineering (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita H.
  • 学会等名: The 10th KSP-JSP-CSP Joint Symposium on Pharmacognosy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combinatorial biosynthesis of aloesone analog by exploiting a type III polyketide synthase and olivetolic acid cyclase (2018)
  • 著者名/発表者名: Woo B., Hoshino S., Win N. N., Abe I., Morita H.
  • 学会等名: The 10th KSP-JSP-CSP Joint Symposium on Pharmacognosy
  • 国際学会
• [学会発表] Anti-melanin deposition activity of a new tetrahydrofuran lignin from Premna serratifolia wood (2018)
  • 著者名/発表者名: Woo S., Wong C. P., Win N. N., Hoshino S., Prema, Ngwe H., Abe I., Morita H.
  • 学会等名: The 10th KSP-JSP-CSP Joint Symposium on Pharmacognosy
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of two novel plant type III polyketide synthases from Evodia rutaecarpa (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita Hiroyuki
  • 学会等名: 9th US-Japan Seminar on the biosynthesis of Natural Prodcuts
  • 招待講演
• [学会発表] Combinatorial biosynthesis of aloeson analog by exploiting a type III polykeitde synthase and olivetolic acid cyclase (2017)
  • 著者名/発表者名: Ju Ye、Hoshino Shotaro、Win Nwet Nwet、Yang Xinmei、Abe Ikuro、Morita Hiroyuki
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Toyama-Asia-Africa Pharmaceutical Network
  • 国際学会
• [学会発表] 2-Alkylquinolone alkaloid biosynthesis in the medicinal plant Evodia rutaecarpa (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita Hiroyuki
  • 学会等名: International Symposium on Strategy for the future of Natural Product Resources
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combinatorial biosynthesis of aloesone analog by exploiting a type III polyketide synthase and olivetolic acid cyclase (2017)
  • 著者名/発表者名: Woo Bokyoung、Ju Ye、Yang Xinmei、Win Nwet Nwet、Morita Hiroyuki
  • 学会等名: International Symposium on Strategy for the future of Natural Product Resources
  • 国際学会
• [学会発表] Combinatorial biosynthesis of an unnatural novel aloeson analog by exploiting type III polyketide synthase and olivetolic acid cyclase (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita Hiroyuki
  • 学会等名: The 1st Japan-China Biosynthsis seminar
  • 招待講演
• [学会発表] Combinatorial biosynthesis of aloesone analog by exploiting a type III polyketide synthase and olivetolic acid cyclase (2017)
  • 著者名/発表者名: Woo Bokyoung、Ju Ye、Yang Xinmei、Win Nwet Nwet、Morita Hiroyuki
  • 学会等名: International Symposium on Scientific Research of Traditional Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Manipulation of plant polyketide-producing enzymes to produce new compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita Hiroyuki
  • 学会等名: Seminar in Jinan University
  • 招待講演
• [学会発表] Manipulation of plant polyketide-producing enzymes to produce new compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita Hiroyuki
  • 学会等名: Seminar in South China Sea Institute of Oceanology
  • 招待講演
• [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
• [備考] http://www.inm.u-toyama.ac.jp/napc/index.html