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2017 年度 実績報告書

新規アミド結合反応の開発とペプチド性機能分子の創出

研究課題

研究課題/領域番号 16K14495
研究機関早稲田大学

研究代表者

木野 邦器  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60318764)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードアミド化合物 / アミド結合形成反応 / ペプチド / 求核置換反応 / D-アミノ酸 / 芳香族カルボン酸アミド / 酵素 / バイオテクノロジー
研究実績の概要

我々は、非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメイン(Aドメイン)と化学的な求核置換反応をドッキングさせた革新的なアミド結合形成反応を開発し、L-アミノ酸とアミンから多様なアミノ酸アミドの合成に成功している。昨年度はこの反応機構にfatty acyl-AMP ligaseのアデニル化酵素を適用することで多様な脂肪酸アミドの合成に成功した。今年度は合成可能なアミド化合物の拡張を目指し、D-アミノ酸を含む新規ジペプチドをはじめ、芳香族カルボン酸アミドの合成法の開発を検討した。
新規アミド化合物合成法においてジペプチドを合成する場合、そのN末端側基質はAドメインの基質特異性による制限を受けるが、C末端側はキラリティに関係なく求核活性を有する任意のアミノ酸が導入可能になる。Brevibacillus parabrevis IAM1031由来tyrocidine synthetase AのAドメインは、生理基質であるL-Pheに加えて、L-Trp、L-Met、L-Tyr、L-Val、L-LeuもN末端基質として認識してアデニル化することを見出した。さらに興味深いことに、それらアミノ酸のD-体も基質となることを明らかにした。この結果から、キラリティが混在したL-L-体、D-L-体、L-D-体、D-D-体から成る多様なジペプチドの酵素的合成に初めて成功した。
Bacillus subtilis 168由来のDhbEは、安息香酸および15種類の安息香酸一置換体をアデニル化することを見出した。この芳香族カルボン酸のアデニル化反応に求核剤であるヒドロキシルアミンあるいはL-Proを作用させることで、対応する芳香族カルボン酸アミドの合成を確認し、開発した革新的なアミド結合形成反応の汎用性を実証した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A chemoenzymatic process for amide bond formation by an adenylating enzyme-mediated mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Hara Ryotaro、Hirai Kengo、Suzuki Shin、Kino Kuniki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8:2950 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21408-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Production of aminoacyl prolines using the adenylation domain of nonribosomal peptide synthetase with class III polyphosphate kinase 2-mediated ATP regeneration2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Shin、Hara Ryotaro、Kino Kuniki
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: XX ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2017.12.023

    • 査読あり
  • [学会発表] アデニル化酵素を利用した芳香族カルボン酸アミドの合成2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木楓, 鈴木伸,木野邦器
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
  • [学会発表] アスパラギン酸合成酵素を利用したβ-アスパルチルアミド合成2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木伸, 宇留野樹生, 木野邦器
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
  • [学会発表] Aminoacyl Proline Production Coupled with ATP Regeneration System from AMP2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Suzuki, Ryotaro Hara, and Kuniki Kino
    • 学会等名
      BioTrans2017(13th International Symposium in Biocatalysis and Biotransformations)
    • 国際学会
  • [学会発表] 非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメインを利用したD-アミノ酸含有ジペプチド合成2017

    • 著者名/発表者名
      賀野壮一朗, 鈴木伸, 鈴木亮平, 原良太郎, 木野邦器
    • 学会等名
      2017年度日本生物工学会大会
  • [学会発表] 非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメインの利用に向けたpyruvate phosphate dikinaseによるAMPからのATP再生系の構築2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木伸, 木野邦器
    • 学会等名
      2017年度日本生物工学会大会
  • [学会発表] 酵素法によるイミダゾールジペプチド生産と発酵法への展開2017

    • 著者名/発表者名
      駒林卓磨, 橋田紋佳, 木野邦器
    • 学会等名
      日本化学会第7回CSJフェスタ
  • [学会発表] 有用物質生産に向けた酵素の探索と利用研究、そして展望2017

    • 著者名/発表者名
      木野邦器
    • 学会等名
      日本生物工学会第24回九州支部沖縄大会
    • 招待講演
  • [図書] 中分子医薬開発に資するペプチド・核酸・糖鎖の合成・高機能化技術:第6章ペプチド合成酵素を利用した触媒的アミド合成.2018

    • 著者名/発表者名
      木野邦器(分担執筆)
    • 総ページ数
      317
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1320-7
  • [備考] 多様なアミド化合物を合成可能とする新規アミド結合形成反応を開発

    • URL

      https://www.waseda.jp/top/news/57395

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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