メロテルペノイド生合成アセンブリーラインの解明と制御

2014 年度 実績報告書

• 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: 22108004
• 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: 松田 侑大 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (10720766)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: メロテルペノイド / 生合成 / 遺伝子クラスター / 機能制御 / 多様性創出

研究実績の概要

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モデルともいえる、糸状菌由来メロテルペノイド生合成遺伝子クラスターをとりあげた。テルペノイドとポリケタイドのハイブリッド型化合物であるメロテルペノイドは、テルペノイドとポリケタイドそれぞれの多様性を相乗した分子構造多様性を有する可能性を秘めている。有機化学を基盤として、分子生物学や構造生物学、タンパク工学の技術などを駆使することにより、メロテルペノイド生合成マシナリーを酵素遺伝子レベルで解明し、複雑多様な分子構造の構築原理を明らかにすることを目的とした。
最終年度では、Aspergillus variecolorが産生するアンジトミンの生合成マシナリーの全容を解明し、アメリカ化学会誌に論文を公表した。単離・構造決定より三十余年を経て初めて、その生合成分子基盤を明らかにするとともに、自然界の巧みな合成戦略の一端を見出すことに成功した。当初生合成への関与が予想されたDiels-Alder反応は、実際にはアンジトミン生合成に関与しないことが判明したが、一方でジオキシゲナーゼAndAが特異な分子内架橋構造の形成を担うことを解明した。さらに、生合成の最終段階においても、異なるジオキシゲナーゼAndFが酸化的転位反応を触媒しアンジトミンを与えることを見出した。現在は、これら特異な反応を触媒する一連のジオキシゲナーゼの機能をより詳細に明らかにすべく、X線結晶構造解析が進行中である。一方、Aspergillus terreusが産生するテレトニンの後期生合成段階の解明にも成功し、同じくアメリカ化学会誌に論文を公表した。

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] 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 ページ: 3393-3401
  • DOI: 10.1021/jacs.5b00570
  • 査読あり / 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 ページ: 15326-15336
  • DOI: 10.1021/ja508127q
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A methyltransferase initiates terpene cyclization in teleocidin B biosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Awakawa, T., Zhang, L., Wakimoto, T., Hoshino, S., Mori, T., Ito, T., Ishikawa, J., Tanner, M. E., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 9910-9913
  • DOI: 10.1021/ja505224r
  • 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 ページ: 648-655
  • DOI: 10.1038/nchembio.1573
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An environmental bacterial taxon with a large and distinct metabolic repertoire (2014)
  • 著者名/発表者名: Wilson, M. C., Mori, T., Ruckert, C., Uria, A. R., Helf, M. J., Takada, K., Gernert, C., Steffens, U. A. E., Heycke, N., Schmitt, S., Rinke, C., Helfrich, E. J. N., Brachmann, A. O., Gurgui, C., Wakimoto. T., Kracht, M., Crusemann, M., Hentschel, U., Abe, I., Matsunaga, S., Kalinowski, J., Takeyama, H., Piel, J.
  • 雑誌名: Nature 巻: 506 ページ: 58-62
  • DOI: 10.1038/nature12959
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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