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2023 年度 実績報告書

アミノグリコシド系抗生物質の生合成酵素構造解析を基盤とする新規物質生産系の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 19H02895
研究機関東京工業大学

研究代表者

工藤 史貴  東京工業大学, 理学院, 准教授 (00361783)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード生合成 / 酵素 / タンパク質構造解析 / アミノグリコシド系抗生物質
研究実績の概要

本研究は、アミノグリコシド系抗生物質生合成マシナリーの人為的改変による新規抗生物質創製を念頭におき、生合成に関わる酵素の機能構造解析を通じた生合成基盤を構築することを目的とした。2020年度までにカナマイシン生合成経路の全貌解明に成功した。2021年度は1,4-ジアミノサイクリトールを有するイスタマイシン類の生合成酵素、2022年度は4'-デオキシブチロシンの生合成酵素について手がかりを得ていたので、2023年度は研究成果をまとめることを念頭におき研究を行なった。
イスタマイシン類は擬似二糖アミノグリコシドであり、カナマイシン等に見られる1,3-ジアミノサイクリトールである2-デオキシストレプタミン(2DOS)とは異なる1,4-ジアミノサイクリトールを有している。いずれも共通中間体である2-デオキシ-scyllo-イノサミン(DOIA)経由で生合成されるが、2DOS はDOIAの脱水素化とアミノ化により構築されるのに対し、1,4-ジアミノサイクリトールはDOIAが配糖化されてから二つ目のアミノ基が導入されることを示唆する結果を得ていた。そこで2023年度は、DOIAが糖転移酵素によりN-アセチルグルコサミニル化され、さらに脱アセチル化されグルコサミニル化されたDOIA(GlcN-DOIA)を調製して、推定脱水素化酵素とアミノ基転移酵素により二つ目のアミノ基が導入された生成物を単離構造決定することを検討した。種々条件検討した結果、さらに推定メチル化酵素を加えることで平衡反応を偏らせることに成功した。
4'-デオキシブチロシン生合成における4'-デオキシ化機構については、ヌクレオチド転移酵素が生合成中間体の4'位水酸基をアデニニル化することが引き金となっていることを示唆することができた。さらに、FMN依存還元酵素が還元してデオキシ化中間体が生成することを示唆することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2023 その他

すべて 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] アミノグリコシド系抗生物質とポリケチド系抗生物質の構造多様性創出機構解明に向けた精密酵素機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      工藤史貴
    • 学会等名
      住木・梅澤記念賞 受賞講演
    • 招待講演
  • [備考] 工藤研ホームページ

    • URL

      http://www.chemistry.titech.ac.jp/~kudo/

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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