研究課題
一般的な生合成のアプローチによる新規テルペンの探索は、既知酵素とのホモロジー検索を基に行われているが、既知酵素に限りがあることから新規性の高い化合物は多くは望めない。それに対して、本研究では、ホモロジー検索では見つからない新型のテルペン環化経路に関わる酵素をショットガンクローニング等によって発見し、次にＸ線結晶構造解析・ゲノムマイニング（ゲノム解析から検出される類似酵素の機能解析）を行うことで、自然界に広く分布する多様な未発見テルペン化合物群を芋づる式に見つける。さらに、大量に見いだされたテルペン類の生理活性を解析する。これにより、生合成研究から有用なテルペンを見いだす新スキームを創造する。本研究では、まず「新型のテルペン環化経路」である「Ｚ型イソプレノイドを環化する経路」と「非末端から環化を開始する経路」のそれぞれに寄与するZTCとPaeTCを発見する。次に、各々のＸ線結晶構造解析・ゲノムマイニングを行い、自然界に広く分布する多様な未発見テルペン化合物群を芋づる式に見つける。見出した化合物は、網羅的な生理活性解析も行う。本年度において、Mycobacterium属細菌由来新型セスクアテルペン環化酵素ZTCの探索は、Native酵素の精製に方針転換して、様々な条件検討を行った結果、サイトゾル画分を陰イオン交換カラムに供することによって部分精製を達成した。LC-MS/MS解析とゲノム比較から数十種類の候補遺伝子に絞ることができた。その中には機能未知遺伝子が数種類含まれていた。一方PaeTCのラージスケール反応後、様々な条件検討の結果、生成物を単離することができた。現在、構造解析中である。また、Bacillus属のPaeTCホモログについて、様々な結晶化条件を検討した結果、X線結晶構造解析に成功した。
2: おおむね順調に進展している
Mycobacterium属細菌由来新型セスクアテルペン環化酵素ZTCの部分精製に成功しており、もう少しで同定できる可能性が高いから。また、TCのX線結晶構造解析に成功したことから、非末端から環化する機構の解明が期待できることから。
今後、Mycobacterium属細菌由来新型セスクアテルペン環化酵素ZTCをさらに精製し、同定する。また、PaeTCの生成物を構造決定し、TCの結晶構造をもとにPaeTCの非末端から環化する機構を解明する。
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