二次代謝酵素の結晶構造解析を基盤とする酵素機能の開拓と物質生産

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20310136
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 阿部 郁朗 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (40305496)
• 連携研究者: 河野 俊之 三菱化学生命科学研究所, 主任研究員 (40416657) ; 斉藤 和季 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (00146705) ; 川原 信夫 国立医薬品食品衛生研究所, 室長 (10224825)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 生合成 / 二次代謝酵素 / 結晶構造解析 / 酵素工学 / 物質生産 / 生合成工学

研究概要

多様な構造と生物活性を有する一連の植物ポリフェノールの基本骨格を生合成するIII型ポリケタイド合成酵素について、X線結晶構造解析により得られた立体構造情報に基づき、部位特異的変異を導入することにより、これまで困難とされてきた合理的な酵素触媒機能の改変に成功した。また、これら酵素が示す寛容な基質特異性を利用して、人工基質を作用させることにより、在来見られない骨格を有する非天然型新規化合物の生産に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Cytotoxic Tetramic Acid Derivative Produced by a Plant Type-III Polyketide Synthase. (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Wakimoto, T.Mori, H.Morita, I.Abe
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 133 ページ: 4746-4749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-Based Engineering of Aloe arborescens Octaketide SynthaseBioorg. (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Wanibuchi, H.Morita, H.Noguchi, I.Abe*
  • 雑誌名: Med.Chem.Lett. 21 ページ: 2083-2086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis for The One-pot Formation of The Diarylheptanoid Scaffold by Curcuminoid Synthase from Oryza sativa. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Morita, K.Wanibuchi, H.Nii, R.Kato, S.Sugio, I.Abe
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci. USA 107 ページ: 19778-19783
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Structure-Based Mechanism for Benzalacetone Synthase from Rheum palmatum. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Morita, Y.Shimokawa, M.Tanio, R.Kato, H.Noguchi, S.Sugio, T.Kohno, I.Abe
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci. USA 07 ページ: 669-673
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution of A Fungal Meroterpenoid Biosynthesis Reveals The Involvement of A Novel Family of Terpene Cyclases. (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Itoh, K.Tokunaga, Y.Matsuda, I.Fujii, I.Abe, Y.Ebizuka, T.Kushiro
  • 雑誌名: Nature Chemistry 2 ページ: 858-864
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-Based Engineering of Benzalacetone Synthase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Shimokawa, H.Morita, I.Abe
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 20 ページ: 5099-5103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alkylresorcinol Synthases from Sorghum bicolor Involved in The Biosynthesis of the Allelopathic Benzoquinone Sorgoleone. (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Cook, A.M.Rimando, T.E.Clemente, F.E.Dayan, N.P.D.Nanayakkara, J.Schroder, Z.Pan, B.P.Noonan, M.Fishbein, I.Abe, S.O.Duke, S.R.Baerson
  • 雑誌名: Plant Cell 22 ページ: 867-887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and Function of The Chalcone Synthase Superfamily of Plant Type III Polyketide Synthases. (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Abe, H.Morita
  • 雑誌名: Nat.Prod.Rep. 27 ページ: 809-838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic Synthesis of Plant Polyketides. (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Abe
  • 雑誌名: Topics in Current Chemistry 297 ページ: 45-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Type III Polyketide Synthases from Aloe arborescens. (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizuuchi, S.P.Shi, K.Wanibuchi, A.Kojima, H.Morita, H.Noguchi, I.Abe*
  • 雑誌名: FEBS J. 276 ページ: 2391-2401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic Formation of Unnatural Novel Polyketide Scaffolds by Plant Type III Polyketide Synthase. (2009)
  • 著者名/発表者名: S.P.Shi, H.Morita, K.Wanibuchi, H.Noguchi, I.Abe
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 50 ページ: 2150-2153
  • 査読あり
• [学会発表] 二次代謝酵素の潜在的触媒能力と機能制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」生合成マシナリー第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] 天然薬物の生合成工学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 徳島文理大学文部科学省戦略的研究基盤形成支援事業研究報告会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2010-12-22
• [学会発表] Engineering of Plant Polyketide Synthases (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), Symposium on Natural Product Biosynthesis
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Engineering Natural Products Biosynthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 9th NRCT-JSPS Joint Seminar
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] 植物二次代謝酵素の潜在的触媒能力と機能拡張 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 第47回植物化学シンポジウム
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Engineering Natural Products Biosynthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 25th Symposium on Natural Products
  • 発表場所: Kaoshung, Taiwan
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] 植物ポリケタイド合成酵素の酵素工学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 第14回生体触媒化学シンポジウム「酵素工学と生体触媒化学」
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Engineering of Plant Polyketide Synthases (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: Directing Biosynthesis 2010 : Discovery
  • 発表場所: Evolution, Function, Durham, United Kingdom
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Engineering of Plant Polyketide Synthases (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 50th Anniversary symposium of the Korean Society for Applied Biological Chemistry
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] Engineered Biosynthesis of Plant Polyketide (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: Japan-Finland Biotechnology Symposium 2010
  • 発表場所: Turku, Finland
  • 年月日: 2010-06-08
• [学会発表] 酵素機能の制御と超天然型新規生体触媒の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会シンポジウム「酵素工学と生体触媒化学」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] 二次代謝酵素の機能制御と生合成工学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 日本化学会第90春期年会シンポジウム「細胞生物学のケミカルバイオロジー」
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 酵素機能の制御と超天然型新規生体触媒の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 第130回日本薬学会年会シンポジウム「次世代高性能触媒の創製をめざす」
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 植物ポリケタイド合成酵素の生合成工学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 東邦大学オープンリサーチセンターセミナー
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2010-03-11
• [学会発表] 二次代謝酵素の機能制御と生合成工学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 早稲田大学総合研究機構ケミカルバイオロジー研究所シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-12-25
• [学会発表] Engineered Biosynthesis of Plant Polyketides (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 17th National Symposium on of Natural Products Chemsitry
  • 発表場所: Semarang, Indonesia
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] 植物ポリフェノールの化学と生合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 第82回日本生化学会シンポジウム「レスベラトロールに関する最近の知見」
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] 酵素の機能制御と超天然型生体触媒の創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 第2回有機触媒シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 天然薬物の生合成工学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 第129回日本薬学会年会シンポジウム「創薬をめざした機能性天然分子の探索と開発-ケミカルバイオロジー研究の最前線-」
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 植物ポリケタイド合成酵素の生合成工学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 日本化学会第89春期年会シンポジウム先端ウォッチング」、「生合成工学-酵素を駆使した生物活性天然物の創製を目指して」
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Engineered Biosynthesis of Plant Polyphenols. (2008)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 7th Japan-US Seminar, Biosynthesis of Natural Products
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2008-06-22
• [学会発表] The Trend of Herbal Medicines in Health Functional Sources for Aging Delay Agents (2008)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗(招待講演)
  • 学会等名: 4th Japan-Korea-China Joint Seminar on Pharmacognosy
  • 発表場所: Kangnung, Korea
  • 年月日: 2008-06-18
• [図書] 天然薬物の生合成工学創薬科学の魅力(東京大学大学院薬学系研究科からの発信)(杉山雄一, 柴崎正勝, 長野哲雄, 松木則夫編集) (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗
  • 総ページ数: 119-134
  • 出版者: 廣川書店
• [図書] Plant Polyketide Synthase.Vol.1(L.Mander, H.-W.Liu, eds.)(In Comprehensive Natural Products II: Chemistry and Biology) (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Morita, I.Abe, H.Noguchi
  • 総ページ数: 171-225
  • 出版者: Elsevier, Oxford
• [図書] Bacterial Squalene Cyclase Vol.1(L.Mander, H.-W.Liu, eds.)(In Comprehensive Natural Products II: Chemistry and Biology) (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部郁朗
  • 総ページ数: 709-732
  • 出版者: Elsevier, Oxford, Volume 1
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~tennen/head.htm
• [産業財産権] 植物ポリケタイド合成酵素を用いた3環性非天然型アルカロイドの生産 (2010)
  • 発明者名: 阿部郁朗, 脇本敏幸, 森田洋行, 山下誠
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学
  • 産業財産権番号: 特願,2010-212208
  • 出願年月日: 2010-09-22
• [産業財産権] 野生型4クマロイルCoA合成酵素および変異型酵素によるアミドおよびペプチドの生産 (2010)
  • 発明者名: 阿部郁朗, 脇本敏幸, 森田洋行, 鰐渕清史
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学
  • 産業財産権番号: 特願,2010-188843
  • 出願年月日: 2010-08-25