生物活性二次代謝産物に見る多様性の分子基盤の解析と展開

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480185
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 柿沼 勝己 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90092543)
• キーワード: ポリケチド / ラクタム配糖体 / ビセニスタチン / 糖転移酵素 / イソプレノイド / アミノ配糖体抗生物質 / 重水素化 / カナマイシン

研究概要

(1)ラクタムポリケチド抗生物質ビセニスタチンの糖部分はビセニサミンであるが、マイカロースを糖とするビセニスタチンMも生産される。この構造多様性は糖転移酵素の基質特異性に由来すると考えられ、生合成遺伝子クラスターの解析からvinCが本酵素をコードすると推定された。vinCを大腸菌にて大量発現し、酵素精製を行い、さらに活性を確認した。上記二種の糖のdTDP誘導体が真の基質であり、またdTDP-2-デオキシグルコースも基質となることを明らかにし、本酵素の基質特異性が緩やかであることを確認した。
(2)ビセニスタチン生産菌Streptomyces halstedii HC34に新たなPKS遺伝子を発見し、紫外部吸収を指標に培養液を検索して新物質を見いだした。現在構造研究、新規遺伝子との対応関係、及び生物活性試験を進めている。
(3)Streptomyces gliseolosporeusの産するジテルペン型抗生物質テルペンテシンの骨格炭化水素テルペンテトリエンの生合成機構について、環化酵素遺伝子をSt. lividansで発現するとともに、我々が開発した完全重水素化メバロン酸による標識と重水素標識代謝産物の^1H-NMRによる詳細な解析で、環化の立体化学、メチル及びヒドリドの転位、配座の転換などの諸過程を精密に解明した。
(4)アミノ配糖体抗生物質の多様性の分子基盤を解明するために、これまでに解読のほぼ終わっているブチロシン生合成遺伝子(btr)クラスターに加え、カナマイシン生産菌Streptomyces kanamyceticusゲノムについてbtrS類似遺伝子を指標に生合成遺伝子を検索した。btrSに対応するkanSとともに、btrCに対応するDOI合成酵素遺伝子kanCを放線菌で初めて同定した。

研究成果

• [文献書誌] Yoshitaka Matsushima: "Enantioselective Total Synthesis of Vicenistatin, A Novel 20-Membered Macrocyclic Lactam Antitumor Antibiotic"Perkin 1. [7]. 949-958 (2002)
• [文献書誌] Tadashi Eguchi: "Importance of Specific Hydrogen-Bonding Donor-Acceptor Interactions for the Key Carbocycle-forming Reaction Catalyzed by 2-Deoxy-scyllo-inosose Synthase in the Biosynthesis of 2-Deoxystreptamine-containing Aminocyclitol Antibiotics"Journal of Organic Chemistry. 67[12]. 3979-3984 (2002)
• [文献書誌] Hideyuki Tamegai: "Identification of L-Glutamine : 2-Deoxy-scyllo-inosose Aminotransferase Required for the Biosynthesis of Butirosin in Bacillus circulans"Journal of Antibiotics. 55[8]. 707-714 (2002)
• [文献書誌] Tadashi Eguchi: "Stereostructure of a Novel Cytotoxic 18-Membered Macrolactone Antibiotic FD-891"Organic Letters. 55[11]. 1016-1018 (2002)
• [文献書誌] Tadashi Eguchi: "Importance of Isopropylidene Functionality of Di-O-Geranylgeranyl Glyserol for the Biosynthesis of Archaeal Macrocyclic Membrane Lipids"Tetrahedron Letters. 44(印刷中). (2003)
• [文献書誌] Tadashi Eguchi: "A New Approach for the Investigation of Isoprenoid Biosynthesis Featuring Pathway Switching, Deuterium Hyperlabeling and ^1H NMR Spectroscopy. The Reaction Mechanism of a Novel Streptomyces Diterpene Cyclase"Journal of Organic Chemistry. 68(印刷中). (2003)