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2020 年度 実施状況報告書

NRPS異性化酵素機能を解明する共有結合型分子ツールの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K05722
研究機関近畿大学

研究代表者

石川 文洋  近畿大学, 薬学部, 講師 (50631553)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード非リボソームペプチド合成酵素 / 異性化酵素 / 生合成 / 共有結合型阻害剤 / パンテテインアナログ
研究実績の概要

微生物の生産する有用なペプチド系天然物の多くは、非リボソームペプチド合成酵素により生合成される。非リボソームペプチド合成酵素の利用するアミノ酸基 質の違いにより、ペプチド系天然物の構造的多様性が生み出される。また、アミノ酸修飾酵素の一つである異性化酵素が、アミノ酸の L/D 変換を触媒すること で、ペプチド骨格の多様性を飛躍的に拡げている。異性化酵素は、キャリアータンパク質に担持されたL-アミノ酸をD-アミノ酸へ異性化する。そこで、T domain担持型共有結合性異性化酵素阻害剤を創製することで、アミノ酸異性化機構を明らかにすることを目的とする。異性化酵素の異性化機構は、生化学的解析により、H753 および Y976 の関与する “two-base mechanism” が 、一方、E domainのX線結 晶構造解析より、H743 および E882 の関与する “酸塩基触媒機構” が提案されている。そこで本研究では、 共有結合型異性化酵素阻害剤を設計および創製し、異性化酵素触媒機構およびキャリアータンパク質認識機構を明らかにすることを目的とする。昨年度は、共有結合型異性化酵素阻害剤の設計および合成を完了した。本年度は9種類の異性化酵素活性部位変異体を大腸菌組み換えタンパク質として調製した。また、昨年度合成した共有結合型異性化酵素阻害剤を組み合わせた異性化酵素の機能解析を実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

9種類の異性化酵素活性部位変異体を大腸菌組み換えタンパク質として調製し、共有結合型異性化酵素阻害剤を組み合わせた異性化反応触媒機構を解析している途中であり、おおむね2年目の目標を達成しているため。

今後の研究の推進方策

9種類の異性化酵素活性部位変異体と共有結合型異性化酵素阻害剤を組み合わせた異性化反応触媒機構の解明および構造解析研究へ展開する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ感染症の影響による、大学への入構禁止等の措置により、使用計画に若干の変更が生じた。また、生じた次年度使用額は物品費として使用する。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, San Diego(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California, San Diego
  • [雑誌論文] Ligand compatibility of salacinol-type α-glucosidase inhibitors toward family GH312021

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Ishikawa, Aiko Hirano, Yuuto Yoshimori, Kana Nishida, Shinya Nakamura, Katsuki Takashima, Shinsuke Marumoto, Kiyofumi Ninomiya, Isao Nakanishi, Weijia Xie, Toshio Morikawa, Osamu Muraoka, Genzoh Tanabe*
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 11 ページ: 3225-3225

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elongation of the side chain by linear alkyl groups increases the potency of salacinol, a potent α-glucosidase inhibitor from the Ayurvedic traditional medicine “Salacia,” against human intestional maltase2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Takashima, Mika Sakano, Eri Kinouchi, Shinya Nakamura, Shinsuke Marumoto, Fumihiro Ishikawa, Kiyofumi Ninomiya, Isao Nakanishi, Toshio Morikawa,* Genzoh Tanabe*
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      巻: 33 ページ: 127751

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mutational biosynthesis of hitachimycin analogs controlled by the β-amino acid-selective adenylation enzyme HitB2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Kudo,* Sotaro Takahashi, Akimasa Miyanaga, Yuichiro Nakazawa, Kota Nishino, Yuki Hayakawa, Koichi Kawamura, Fumihiro Ishikawa, Genzoh Tanabe, Naeko Iwai, Takeo Usui, Tadashi Eguchi*
    • 雑誌名

      ACS Chem. Biol.

      巻: 16 ページ: 539-547

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activity, binding, and modeling studies of a reprogrammed aryl acid adenylation domain with an enlarged substrate binding site2021

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Ishikawa,* Hinano Kitayama, Shinya Nakamura, Katsuki Takashima, Isao Nakanishi, Genzoh Tanabe*
    • 雑誌名

      Chem. Pharm. Bull.

      巻: 69 ページ: 222-225

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery of new benzhydrol biscarbonate esters as potent and selective apoptosis inducers of human melanoma cells: SAR studies on an ERK MAPK signaling modulator, ACA-282020

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sato, Naoya Hamada, Ami Yamada, Fumihiro Ishikawa, Teruaki Takasaki, Genzoh Tanabe,* Reiko Sugiura*
    • 雑誌名

      Bioorg. Chem.

      巻: 103 ページ: 104137

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing the compatibility of an enzyme-linked immunosorbent assay toward the reprogramming of nonribosomal peptide synthetase adenylation domains2020

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Ishikawa,* Maya Nohara, Katsuki Takashima, Genzoh Tanabe*
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 21 ページ: 3056-3061

    • 査読あり
  • [学会発表] タイ天然物 “Melodorum” 由来ブテノリド類の網羅的合成およびメラニン産生抑制作用の検討2021

    • 著者名/発表者名
      田邉 元三, 塩谷 友梨, 高島 克輝, 森川 敏生, 二宮 清文, 石川 文洋
    • 学会等名
      日本薬学会第 141 年会
  • [学会発表] スルフィドのジアステレオ選択的分子内環化反応を利用したアーユルベーダ天然薬物“サラシア”由来α-グルコシダーゼ阻害剤 neokotalanolの全合成2021

    • 著者名/発表者名
      高島 克輝, 小林 祐喜, 石川 文洋, 丸本 真輔, 田邉 元三
    • 学会等名
      日本薬学会第 141 年会 (広島)
  • [学会発表] 拡張型基質結合部位をもつアデニル化酵素の二置換安息香酸誘導体への基質許容性2021

    • 著者名/発表者名
      野原 麻耶, 石川 文洋, 高島 克輝, 田邉 元三
    • 学会等名
      日本薬学会第 141 年会
  • [学会発表] 安息香酸誘導体選択的アデニル化酵素の基質特異性を制御するNRPSコードの生化学的解析2021

    • 著者名/発表者名
      石川 文洋, 野原 麻耶, 中村 真也, 高島 克輝, 仲西 功, 田邉 元三
    • 学会等名
      日本薬学会第 141 年会
  • [学会発表] 矛を磨いた10年 於 大阪府大→UCSD→京都大→近畿大2020

    • 著者名/発表者名
      石川 文洋
    • 学会等名
      第6回関西薬学シンポジウム: 化学系の若い力
    • 招待講演
  • [学会発表] アーユルベーダ天然薬物“サラシア”由来α-グルコシダーゼ阻害剤 neokotalanolの簡便かつ効率的な合成2020

    • 著者名/発表者名
      高島 克樹, 石川 文洋, 丸本 真輔, 田邉 元三
    • 学会等名
      第70回日本薬学会関西支部大会
  • [学会発表] 人工アデニル化酵素の設計、機能、構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      石川 文洋, 野原 摩耶, 高島 克樹, 田邉 元三
    • 学会等名
      第70回日本薬学会関西支部大会
  • [学会発表] スルフィドのジアステレオ選択的分子内環化反応を利用したアーユルベーダ天然薬物“サラシア”由来α-グルコシダーゼ阻害剤neokotalanolの全合成2020

    • 著者名/発表者名
      高島 克輝, 小林 祐喜, 石川 文洋, 丸本 真輔, 田邉 元三
    • 学会等名
      第62回天然有機化合物討論
  • [学会発表] Fumihiro Ishikawa2020

    • 著者名/発表者名
      An engineered aryl acid adenylating enzyme with an enlarged substrate binding pocket
    • 学会等名
      2nd German-Japanese Symposiumu on Natural Product Biosynthesis
    • 招待講演
  • [備考] 近畿大学薬学部有機薬化学研究室

    • URL

      https://www.phar.kindai.ac.jp/orgchem/

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公開日: 2021-12-27  

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