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2020 年度 実績報告書

人工生合成マシナリーの合理的再構築による次世代天然物化学

計画研究

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 16H06443
研究機関東京大学

研究代表者

阿部 郁朗  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (40305496)

研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード生合成リデザイン / 合成生物学 / 生合成工学 / 天然物化学 / 生物分子科学
研究実績の概要

糸状菌由来メロテルペノイド等など、複雑骨格天然物の生合成をとりあげる。メロテルペノイドの生合成は、比較的短工程で複雑な分子骨格を構築する点が特徴的であり、これは多段階の劇的な骨格変換反応を触媒する多機能型酸化酵素等の存在によるところが大きい。本研究では、人為的な機能制御と分子多様性創出の格好の材料ともいえる、これら特異な反応を触媒する修飾酵素について、X線結晶構造解析などにより、酵素反応の立体構造基盤を解明し、さらに立体構造情報に基づき酵素機能を合理的な改変をめざした。
酵素の結晶構造解析と構造機能相関の解明。昨年に引き続き、アンジトミン、ノボフミガトニン、アスコフラノン、アスコクロリン、オーシノールなどの生合成において、多段階の劇的な骨格変換反応を触媒し、その構造複雑化に決定的な役割を演じる、多機能型非ヘム鉄要求性ジオキシゲナーゼについて、X線結晶構造解析を行い、酵素反応の立体構造基盤を解明、さらに、結晶構造に基づき、合理的な酵素機能の改変と生合成リデザインに成功した。結果を印刷公表した。加えて、メロテルペノイド構造複雑化に重要な役割を演じる環化酵素、酸素添加酵素、プレニル転移酵素、新規異性化酵素など、一連の酵素についても、同様に、酵素の精密機能解析と立体構造基盤の解明に成功した。
さらに、これらに加えて、インドールアルカロイド、スルホンアミド、ネオアンチマイシンなど、関連する一連の複雑骨格天然物の新規生合成マシナリーの構造機能解析、生合成リデザインにも成功し、研究成果を印刷公表した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 15件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 中国科学院/浙江大学/武漢大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国科学院/浙江大学/武漢大学
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] ボストン大学/ペンシルバニア大学/スクリプス研究所(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ボストン大学/ペンシルバニア大学/スクリプス研究所
  • [国際共同研究] ボン大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ボン大学
  • [雑誌論文] One Polyketide Synthase, Two Distinct Products: Trans‐Acting Enzyme‐Controlled Product Divergence in Calbistrin Biosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Tao Hui、Mori Takahiro、Wei Xingxing、Matsuda Yudai、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 ページ: 8851~8858

    • DOI

      10.1002/anie.202016525

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemistry of fungal meroterpenoid cyclases2021

    • 著者名/発表者名
      Barra Lena、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Natural Product Reports

      巻: 38 ページ: 566~585

    • DOI

      10.1039/D0NP00056F

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enzymology and biosynthesis of the orsellinic acid derived medicinal meroterpenoids2021

    • 著者名/発表者名
      Tao Hui、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Current Opinion in Biotechnology

      巻: 69 ページ: 52~59

    • DOI

      10.1016/j.copbio.2020.11.016

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Biosynthesis of alkyne-containing natural products2021

    • 著者名/発表者名
      Li Xinyang、Lv Jian-Ming、Hu Dan、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      RSC Chemical Biology

      巻: 2 ページ: 166~180

    • DOI

      10.1039/D0CB00190B

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Biosynthesis of sulfonamide and sulfamate antibiotics in Actinomycete2021

    • 著者名/発表者名
      Awakawa Takayoshi、Barra Lena、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology

      巻: 48 ページ: -

    • DOI

      10.1093/jimb/kuab001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial soluble aromatic prenyltransferases for engineered biosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Chen He-Ping、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Synthetic and Systems Biotechnology

      巻: 6 ページ: 51~62

    • DOI

      10.1016/j.synbio.2021.02.001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploiting the Potential of Meroterpenoid Cyclases to Expand the Chemical Space of Fungal Meroterpenoids2020

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhashi Takaaki、Barra Lena、Powers Zachary、Kojasoy Volga、Cheng Andrea、Yang Feng、Taniguchi Yoshimasa、Kikuchi Takashi、Fujita Makoto、Tantillo Dean J.、Porco John A.、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 23772~23781

    • DOI

      10.1002/anie.202011171

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploiting a C-N Bond Forming Cytochrome P450 Monooxygenase for C-S Bond Formation2020

    • 著者名/発表者名
      Morita Iori、Mori Takahiro、Mitsuhashi Takaaki、Hoshino Shotaro、Taniguchi Yoshimasa、Kikuchi Takashi、Nagae Kei、Nasu Norihiro、Fujita Makoto、Ohwada Tomohiko、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 3988~3993

    • DOI

      10.1002/anie.201916269

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterochiral coupling in non-ribosomal peptide macrolactamization2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Kenichi、Zhai Rui、Mori Takahiro、Kobayashi Masakazu、Sano Ayae、Abe Ikuro、Wakimoto Toshiyuki
    • 雑誌名

      Nature Catalysis

      巻: 3 ページ: 507~515

    • DOI

      10.1038/s41929-020-0456-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acyltransferase that catalyses the condensation of polyketide and peptide moieties of goadvionin hybrid lipopeptides2020

    • 著者名/発表者名
      Kozakai Ryosuke、Ono Takuto、Hoshino Shotaro、Takahashi Hidenori、Katsuyama Yohei、Sugai Yoshinori、Ozaki Taro、Teramoto Kazuya、Teramoto Kanae、Tanaka Koichi、Abe Ikuro、Asamizu Shumpei、Onaka Hiroyasu
    • 雑誌名

      Nature Chemistry

      巻: 12 ページ: 869~877

    • DOI

      10.1038/s41557-020-0508-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biosynthesis of Biscognienyne?B Involving a Cytochrome P450‐Dependent Alkynylation2020

    • 著者名/発表者名
      Lv Jian‐Ming、Gao Yao‐Hui、Zhao Huan、Awakawa Takayoshi、Liu Ling、Chen Guo‐Dong、Yao Xin‐Sheng、Hu Dan、Abe Ikuro、Gao Hao
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 13531~13536

    • DOI

      10.1002/anie.202004364

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery of the cryptic function of terpene cyclases as aromatic prenyltransferases2020

    • 著者名/発表者名
      He Haibing、Bian Guangkai、Herbst-Gervasoni Corey J.、Mori Takahiro、Shinsky Stephen A.、Hou Anwei、Mu Xin、Huang Minjian、Cheng Shu、Deng Zixin、Christianson David W.、Abe Ikuro、Liu Tiangang
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 3958-3958

    • DOI

      10.1038/s41467-020-17642-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification and characterization of N9-methyltransferase involved in converting caffeine into non-stimulatory theacrine in tea2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yue-Hong、Li Yi-Fang、Wang Yongjin、Tan Li、Cao Zhi-Qin、Xie Chao、Xie Guo、Gong Hai-Biao、Sun Wan-Yang、Ouyang Shu-Hua、Duan Wen-Jun、Lu Xiaoyun、Ding Ke、Kurihara Hiroshi、Hu Dan、Zhang Zhi-Min、Abe Ikuro、He Rong-Rong
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 1473-1473

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15324-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural Diversification of Andiconin-Derived Natural Products by α-Ketoglutarate-Dependent Dioxygenases2020

    • 著者名/発表者名
      Bai Tongxuan、Matsuda Yudai、Tao Hui、Mori Takahiro、Zhang Yonghui、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 ページ: 4311~4315

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c01358

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sporormielones A?E, bioactive novel C?C coupled orsellinic acid derivative dimers, and their biosynthetic origin2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Guo-Dong、Hu Dan、Huang Mei-Juan、Tang Jia、Wang Xiao-Xia、Zou Jian、Xie Jun、Zhang Wei-Guang、Guo Liang-Dong、Yao Xin-Sheng、Abe Ikuro、Gao Hao
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 ページ: 4607~4610

    • DOI

      10.1039/D0CC00855A

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deciphering the Biosynthetic Mechanism of Pelletierine in Lycopodium Alkaloid Biosynthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Juan、Zhang Ze-Kun、Jiang Fang-Fang、Qi Bo-Wen、Ding Ning、Hnin Saw Yu Yu、Liu Xiao、Li Jun、Wang Xiao-hui、Tu Peng-Fei、Abe Ikuro、Morita Hiroyuki、Shi She-Po
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 ページ: 8725~8729

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c03339

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Total Synthesis and Structural Revision of Kasumigamide, and Identification of a New Analogue2020

    • 著者名/発表者名
      Kuranaga Takefumi、Matsuda Kenichi、Takaoka Masachika、Tachikawa Chisato、Sano Ayae、Itoh Kosei、Enomoto Ayumu、Fujita Kei、Abe Ikuro、Wakimoto Toshiyuki
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 21 ページ: 3329~3332

    • DOI

      10.1002/cbic.202000409

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Basis for Sesterterpene Diversity Produced by Plant Terpene Synthases2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Qingwen、Li Jianxu、Liu Zhixi、Mitsuhashi Takaaki、Zhang Yuting、Liu Haili、Ma Yihua、He Juan、Shinada Tetsuro、Sato Tsutomu、Wang Yong、Liu Hongwei、Abe Ikuro、Zhang Peng、Wang Guodong
    • 雑誌名

      Plant Communications

      巻: 1 ページ: 100051~100051

    • DOI

      10.1016/j.xplc.2020.100051

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enzymatic Formation of Indolactam Scaffold by C-N Bond‐Forming Cytochrome P450 Oxidases in Teleocidin Biosynthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Morita Iori、Mori Takahiro、Abe Ikuro
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 27 ページ: 2963~2972

    • DOI

      10.1002/chem.202003899

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extensive expanding the chemical diversity of fusidane-type antibiotics using a stochastic combinational strategy2020

    • 著者名/発表者名
      Song Xiaojun、Lv Jianming、Cao Zhiqin、Huang Huiyun、Chen Guodong、Awakawa Takayoshi、Hu Dan、Gao Hao、Abe Ikuro、Yao Xinsheng
    • 雑誌名

      Acta Pharmaceutica Sinica B

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.apsb.2020.12.007

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 非ヘム鉄-αケトグルタル酸依存性酸化酵素に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      阿部郁朗
    • 学会等名
      第22回 生体触媒シンポジウム
    • 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

    • URL

      http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~tennen/head.htm

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公開日: 2021-12-27  

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