クオラムセンシングを誘導するペプチドフェロモンに見られる翻訳後修飾の機能解明研究

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24688011
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岡田 正弘 東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (40377792)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 枯草菌 / クオラムセンシング / 翻訳後修飾 / トリプトファン / イソプレニル化 / フェロモン

研究実績の概要

クオラムセンシングを誘導する新規クオラムセンシングフェロモンを探索するために、生合成酵素に着目したゲノムマイニングを行った。得られた様々な細菌由来の300種類程度のタンパク質のうちから放線菌門の細菌由来の機能未知タンパク質について、まず生産細菌を購入し、そのDNAを鋳型に候補タンパク質であるSboQの異種発現を行った。また、候補の遺伝子クラスターにコードされている短鎖ペプチドSboXが修飾ペプチドフェロモンの基質であると推測されたため、同様にして基質ペプチドの異種発現を行った。これらを用いて、Mg2+イオンとファルネシル二リン酸 (FPP) 存在下、in vitro酵素反応を行ったが、目的の修飾ペプチドが得られなかった。そこで、種々の合成ペプチドやトリプトファンを基質に、Mg2+イオンと種々のイソプレニル二リン酸存在下、in vitro酵素反応を行ったところ、ゲラニル二リン酸存在下において、トリプトファンを用いた場合に、ゲラニルトリプトファンを検出することができ、SboQがトリプトファンのイソプレニル化酵素として機能することを初めて明らかにした。なお、特筆すべきことにSboQは様々なトリプトファン保護体に対して環化を伴うゲラニル化もしくはファルネシル化を触媒した。
続いて、相同組み替えによる生産細菌のsboQ遺伝子欠損株の作製を行った。得られたsboQ遺伝子欠損株は通常の寒天培地上で培養した場合においては目立った形態変化は見られなかったが、塩化カルシウムなどのある特定の試薬の過剰投与条件下においては表現型に違いが見られた。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Posttranslational isoprenylation of tryptophan in bacteria (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada, Tomotoshi Sugita, Ikuro Abe
  • 雑誌名: Beilstein J. Org. Chem. 巻: 13 ページ: 338-346
  • DOI: 10.3762/bjoc.13.37
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of Giant Modular PKSs Provides Insight into Genetic Mechanism for Structural Diversification of Aminopolyol Polyketides (2017)
  • 著者名/発表者名: Lihan Zhang, Takuya Hashimoto, Bin Qin, Junko Hashimoto, Ikuko Kozone, Teppei Kawahara, Masahiro Okada, Takayoshi Awakawa, Takuya Ito, Yoshinori Asakawa, Masashi Ueki, Shunji Takahashi, Hiroyuki Osada, Toshiyuki Wakimoto, Haruo Ikeda, Kazuo Shin-ya, Ikuro Abe.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 ページ: 1740-1745
  • DOI: 10.1002/anie.201611371
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stereospecific prenylation of tryptophan by a cyanobacterial post-translational modification enzyme. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada, Tomotoshi Sugita, Kohei Akita, Yu Nakashima, Tian Tian, Chang Li, Takahiro Moria, Ikuro Abe.
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 14 ページ: 9639-9644
  • DOI: 10.1039/C6OB01759B
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genome-Based Discovery of an Unprecedented Cyclization Mode in Fungal Sesterterpenoids Biosynthesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada, Yudai Matsuda, Takaaki Mitsuhashi, Shotaro Hoshino, Takahiro Mori, Kazuya Nakagawa, Zhiyang Quan, Bin Qin, Huiping Zhang, Fumiaki Hayashi, Hiroshi Kawaide, and Ikuro Abe.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 ページ: 10011-10018
  • DOI: 10.1021/jacs.6b05799
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Astellifadiene, A Unique Tetracyclic Fungal Sesterterpene: Structure Determination by an NMR-Coupled Crystalline Sponge Method and Elucidation of its Biosynthesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yudai Matsuda, Takaaki Mitsuhashi, Shoukou Lee, Manabu Hoshino, Takahiro Mori, Masahiro Okada, Huiping Zhang, Fumiaki Hayashi, Makoto Fujita, Ikuro Abe.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 5785-5788
  • DOI: 10.1002/anie.201601448
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effective production of aromatic polyketides in Streptomyces bacteria using combined-culture (2016)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Hoshino, Masahiro Okada, Hiroyasu Onaka, Ikuro Abe.
  • 雑誌名: Nat. Prod. Commun. 巻: 11 ページ: 979-981
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Manipulation of prenylation reactions by structure-based engineering of bacterial indolactam prenyltransferases. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Mori, Lihan Zhang, Takayoshi Awakawa, Shotaro Hoshino, Masahiro Okada, Hiroyuki Morita, Ikuro Abe.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 ページ: 10849
  • DOI: 10.1038/ncomms10849
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Unusual Chimeric Diterpene Synthase from Emericella variecolor and Its Functional Conversion to a Sesterterpene Synthase by Domain Swapping. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bin Qin, Yudai Matsuda, Takahiro Mori, Masahiro Okada, Zhiyang Quan, Takaaki Mitsuhashi, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 1658-1661
  • DOI: 10.1002/anie.201509263
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Post-translational prenylation of tryptophan. (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会 International Symposium on Molecular Science
  • 発表場所: 慶應義塾大学 (神奈川県, 横浜市)
  • 年月日: 2017-03-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 翻訳後修飾によるトリプトファンのイソプレニル化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡田 正弘
  • 学会等名: 高分子・ハイブリッド材料研究センター (PHyM) 若手フォーラム
  • 発表場所: 東北大学 (宮城県, 仙台市)
  • 年月日: 2017-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] 翻訳後修飾によるトリプトファンのイソプレニル化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田 正弘
  • 学会等名: 第78回講演会 有機化学研究会（白鷺セミナー）
  • 発表場所: 大阪府立大学 (大阪府, 堺市)
  • 年月日: 2016-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] Post-translational prenylation of a tryptophan residue in quorum sensing pheromones. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Okada
  • 学会等名: 1st International Conference on Advance Pharmacy and Pharmaceutical Sciences (ICAPPS)
  • 発表場所: Universitas Indonesia, Depok, Jakarta, Indonesia.
  • 年月日: 2016-10-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 翻訳後修飾によるトリプトファンのイソプレニル化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田 正弘
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部2016年度例会
  • 発表場所: 東京農業大学 (東京都, 世田谷区)
  • 年月日: 2016-06-25
  • 招待講演