| 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 |
17H05454
|
|---|
| 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 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
|---|
研究代表者 |
加藤 直樹 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (90442946)
|
|---|
| 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 *注記 |
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 | 天然物生合成 / 糸状菌代謝物 / 環化付加反応 / デカリン / エキセチン / Fsa2 / 応用微生物 / 抗生物質 / 生合成 / 天然物化学 |
|---|
| 研究実績の概要 |
不斉炭素に富んだ複雑な骨格は天然物の最たる特徴であり、立体化学が異なると生物機能が大きく変化する。よって、天然物の生合成経路において立体化学を規定する鍵酵素を特定し、その厳密な選択性を自在に操ることができれば、天然にはない立体化学を有する新規複雑骨格分子の創製が可能となる。本研究は、[4+2]環化付加反応を介した立体選択的デカリン形成を触媒する酵素Fsa2とそのホモログを対象に、酵素の構造機能相関の理解とそれに基づく非天然型構造を有する複雑骨格分子の創製を目指した。
Fsa2が関与する生合成経路の最終産物であるエキセチンと鏡像異性体の関係にある類縁化合物フォマセチンを対象に解析を行った。生産菌のゲノム解読とそれに次ぐノックアウト実験により、フォマセチンの生合成遺伝子を同定し、Fsa2ホモログであるPhm7が、Fsa2と同様、[4+2]環化付加反応を介した立体選択的trans-デカリン形成を担っていることを明らかにした。
さらに、Phm7が関与する[4+2]環化付加反応について、その反応経路と立体選択性に関する知見を得るため、密度汎関数計算解析を行ったところ、phm7遺伝子欠失株の代謝物プロファイルをよく支持する結果が得られた。phm7遺伝子をfsa2遺伝子に置換した遺伝子改変糸状菌から得られたフォマセチン誘導体は、非天然型立体配置のデカリン骨格を有していた。理論計算から、その生成にはより高い活性化障壁の遷移状態を経る必要があることが示され、酵素の立体配置の制御、すなわち環化付加反応で生じる4カ所すべての不斉点の立体配置を制御していることが明らかとなった。本成果は、[4+2]環化付加反応を担う遺伝子の改変によって、非天然型環構造を持つ天然物誘導体の創出に成功した最初の例となった。
|
| 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。
|
