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

• 研究領域: 生合成マシナリー：生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御
• 研究課題/領域番号: 25108710
• 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): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: アルカロイド / 酵素工学 / X線結晶構造解析 / 溶液NMR / プレニル基転移酵素 / NMR / 立体構造解析

研究実績の概要

CdpNPTは、ベンゾジアゼピンのインドール骨格３位をジメチルアリル化することにより、アスゾナレニンの生合成に関わると考えられている放線菌由来のインドールプレニル基転移酵素である。本酵素は溶液中で二量体を形成して約92 kDaの高分子量タンパク質となるため、NMR解析においては単量体化が必要であった。昨年度に引き続き、本酵素の２量体形成部位に位置するアミノ酸への変異導入を進めた結果、N152S/Q159S/R185S３重変異酵素とR136S/Q157S/D279G３重変異酵素が溶液中で単量体として存在できることを明らかにした。今後、これらをNMR測定に供することにより、CdpNPTの反応に伴う動的立体構造解析が可能になることが期待される。
また、CdpNPTにβ-カルボリン類のハルモールをDMAPPとともに作用させると、その６位が3-ジメチルアリル化された新規化合物を生成することが判明した。さらに、CdpNPTとハルモールとの２者複合体X線結晶構造の取得にも成功した。その結果、ハルモールは、本来の基質とは異なった配向でCdpNPTの活性中心キャビティ内に取り込まれる可能性が示唆された。本酵素の機能改変に有用なあらたな知見が得られたものと考えている。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] 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
• [雑誌論文] Muchimangins E and F: novel diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata (2014)
  • 著者名/発表者名: Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 55 号: 11 ページ: 1916-1919
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2014.01.149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two new diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata (2014)
  • 著者名/発表者名: Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • 雑誌名: Nat. Prod. Comm. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and structure-function analyses of quinolone- and acridone-producing novel type III polyketide synthases from Citrus microcarpa (2013)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Shimokawa, Y., Matsui, T., Kinjo, K., Kato, R., Noguchi, H., Sugio, S., Morita, H., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 40 ページ: 28845-28858
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.493155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heptaoxygeneted xanthones as anti-austerity agents from Securidaca longepedunculata (2013)
  • 著者名/発表者名: Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 号: 24 ページ: 7663-7668
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.10.027
  • 査読あり
• [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] 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] 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] 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] 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
• [学会発表] 芳香族ドデカケタイドを生産する機能改変型アロエ由来ポリケタイド合成酵素の結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森田洋行，大瀧翔太，松井崇，阿部郁朗
  • 学会等名: 日本生薬学会第60回年会
  • 発表場所: 北海道医療大学（北海道石狩郡）
• [学会発表] New insight into substrate promiscuity and catalytic versatility of a fungal indole prenyltransferase (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Morita, Ikuro Abe
  • 学会等名: Enzyme Engineering XXII: Emerging Topics in Enzyme Engineering
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
• [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 (2013)
  • 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6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 千葉大学（千葉県千葉市）
• [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
  • 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5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
• [学会発表] コンゴ産Securidaca longepedunculataから単離したMuchimanginsの構造決定及び合成研究
  • 著者名/発表者名: 児玉猛，Dya Fita Dibwe，森田洋行
  • 学会等名: 第48回天然物化学談話会
  • 発表場所: アヤハレークサイドホテル（滋賀県大津市）
• [学会発表] Engineering of plant type III polyketides synthase
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Morita
  • 学会等名: Seminar on Campus Asia Program University of Toyama 2013
  • 発表場所: 慶熙大学校（韓国ソウル）
  • 招待講演
• [学会発表] 植物ポリフェノールの骨格生合成酵素群に学ぶ化合物の多様性
  • 著者名/発表者名: 森田洋行
  • 学会等名: 和漢医薬学総合研究所第34回特別セミナー
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
• [学会発表] Prenylation of polyketides and alkaloids by exploring indole prenyltransferase for drug discovery
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Morita
  • 学会等名: International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
  • 発表場所: インドネシア大学（インドネシア･ジャカルタ）
  • 招待講演
• [学会発表] Directed evolution of botryococcene synthetic enzymes using random mutation
  • 著者名/発表者名: Shusaku Sahashi, Atsuto Kimura, Takayoshi Awakawa, Hiroyuki Morita, Akinori Katabami, Daisuke Umeno, Shigeru Okada, Ikuro Abe
  • 学会等名: International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
  • 発表場所: インドネシア大学（インドネシア･ジャカルタ）
• [学会発表] Structural diversity of plant polyketide scaffolds
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Morita
  • 学会等名: Scientific Workshop For Natural Products Chemistry Program
  • 発表場所: フエ大学（ベトナム・フエ）
  • 招待講演
• [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の機能解析
  • 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: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本大学（熊本県熊本市）
• [学会発表] アサ由来オリベトール酸閉環酵素のあらたな酵素触媒機能の開拓
  • 著者名/発表者名: 森田洋行，楊新美，松井崇，阿部郁朗
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [学会発表] 芳香族ドデカケタイドを生産する機能改変型アロエ由来III型ポリケタイド合成酵素のX線結晶構造解析
  • 著者名/発表者名: 松井崇，大瀧翔太，孫昊，阿部郁朗，森田洋行
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [学会発表] ヒメハギ科植物Securidaca longepedunculataより単離されたMuchimangin類の合成研究
  • 著者名/発表者名: 児玉猛，Dya Fita Dibwe， 松井崇，森田洋行
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [学会発表] Polyoxygenated cyclohexane from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity
  • 著者名/発表者名: Subehan，森田洋行
  • 学会等名: 日本薬学会第134年
  • 発表場所: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [学会発表] Preferential Cytotoxicity of Citrus microcarpa peel against Pancreatic Cancer Cell Lines in Nutrient Deprived Conditions
  • 著者名/発表者名: Dya Fita Dibwe，李雪林， 松井崇， 手塚康弘， 森田洋行
  • 学会等名: 日本薬学会第134年
  • 発表場所: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）
• [学会発表] Preferential cytotoxic constituents from Aframomum melegueta against human pancreatic cancer cell line
  • 著者名/発表者名: 手塚康弘，Dya Fita Dibwe，Suresh Awale，森田洋行
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本市総合体育館（熊本県熊本市）