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2013 年度 実績報告書

多様な植物ポリケタイド生合成機構の統合化

研究課題

研究課題/領域番号 25242067
研究種目

基盤研究(A)

研究機関静岡県立大学

研究代表者

野口 博司  静岡県立大学, 薬学部, 教授 (60126141)

研究分担者 森田 洋行  富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 教授 (20416663)
梅原 薫  静岡県立大学, 薬学部, 講師 (40185070)
渡辺 賢二  静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (50360938)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードType III PKS / polyketide synthase / OAC / 酵素工学 / ポリケタイド / 閉環酵素
研究概要

アサ由来オリベトール酸閉環酵素(OAC)は、アサのIII型ポリケタイド合成酵素(PKS)がヘキサノイルCoAと3分子のマロニルCoAから生産するテトラケタイド中間体に作用して、カンナビノイドの生合成中間体オリベトール酸へと閉環する全くあたらしいタイプの新規閉環酵素である。本研究では、様々な骨格を有するアシルCoAエステルとマロニルCoAを基質とした触媒タイプの異なるIII型PKSの酵素反応液にOACを加えることにより、新規化合物の生産を目指した。その結果、ヘキサノイルCoAとマロニルCoAを基質としたキダチアロエ由来オクタケタイド合成酵素(OKS)とOACの共反応液中に、OAC共存下においてのみ生成する新規化合物の存在をLC-MS解析によって見いだした。その分子量から、ヘキサノイルCoAに6分子のマロニルCoAが縮合して生成したビフェニルまたはナフタレン類縁体であると考察される。一方、ヘキサノイルCoAよりも炭素鎖の短いブチリルCoAや炭素鎖の長いオクタノイルCoA等をヘキサノイルCoAの代わりに作用させた場合には、いずれにおいても新規化合物の生成は確認出来なかった。そこで、OACの基質特異性と触媒機構の解明を目指し、OACの立体構造解析を行った。まず、X線結晶構造解析を行った結果、1.4Å;の分解能でOACアポ型の結晶構造の取得に成功した。さらに溶液NMR解析を実施したところ、解析レベルの良好なシグナルを観測することができた。今後、これら立体構造情報の活用により、OACの詳細な触媒機構の解明と、OACの機能改変およびそれら機能改変酵素を用いた新規化合物群の創出が期待される。

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

平成25年度の計画においては、様々なタイプのIII型PKSとOACやそのホモログ酵素を組み合わせ、これに様々な骨格のアシルCoAをマロニルCoAとともに作用させ、新規化合物を生産すること、および、OACの結晶の取得までを達成目標としていた。新規化合物の生産については、構造決定にまで至ってはいないものの、概ね計画通りに進行していると判断している。OACの結晶化については、当初予定していたよりも早く結晶が得られ、OACアポ型の結晶構造の取得まで至っており、計画よりも順調に進んでいると判断している。さらにOACの溶液NMR構造の取得も実現しつつある。総合的には、概ね計画通りに進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

本年度において得られた新規化合物の構造決定を早急に進めると同時に、OACの立体構造情報をもとに、基質特異性や触媒機構の解析を行う。この際には、その情報に基づき変異を導入し、反応生成物を精査することで、立体構造との整合性を図るとともに、OACと基質アナログ等との複合体立体構造解析に着手し、触媒機構の解明に取り組む。OACの変異酵素の作成については、基質特異性等の改変も含めて行うことにより、さらなる新規化合物群の創出を目指す。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Muchimangins E and F: novel diphenylmethyl-substituted xanthones from Securidaca longepedunculata2014

    • 著者名/発表者名
      Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 55 ページ: 1916~1919

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2014.01.149

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cloning and structure-function analyses of quinolone- and acridone-producing novel type III polyketide synthases from Citrus microcarpa2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Mori, Yoshihiko Shimokawa, Takashi Matsui, Keishi Kinjo, Ryohei Kato, Hiroshi Noguchi, Shigetoshi Sugio, Hiroyuki Morita, Ikuro Abe
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 288 ページ: 28845~28858

    • DOI

      10.1074/jbc.M113.493155

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heptaoxygeneted xanthones as anti-austerity agents from Securidaca longepedunculata2013

    • 著者名/発表者名
      Dya Fita Dibwe, Suresh Awale, Shigetoshi Kadota, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Tezuka
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem.

      巻: 21 ページ: 7663~7668

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2013.10.027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinct mechanisms for spiro-carbon formation reveal biosynthetic pathway crosstalk2013

    • 著者名/発表者名
      Yuta Tsunematsu, Noriyasu Ishikawa, Daigo Wakana, Yukihiro Goda, Hiroshi Noguchi, Hisao Moriya, Kinya Hotta, Kenji Watanabe
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 9 ページ: 818~825

    • DOI

      10.1038/nchembio.1366

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeted disruption of transcriptional regulators in Chaetomium globosum activates biosynthetic pathways and reveals transcriptional regulator-like behavior of aureonitol,2013

    • 著者名/発表者名
      Takehito Nakazawa , Kan'ichiro Ishiuchi , Michio Sato , Yuta Tsunematsu , Satoru Sugimoto , Yasutaka Gotanda , Hiroshi Noguchi , Kinya Hotta , and Kenji Watanabe
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 ページ: 13446-13455

    • DOI

      10.1021/ja405128k

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combinatorial Generation of Complexity by Redox Enzymes in the Chaetoglobosin A Biosynthesis2013

    • 著者名/発表者名
      K. Ishiuchi, T. Nakazawa, F. Yagishita, T. Mino, H. Noguchi, K. Hotta, K. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 ページ: 7371-7377

    • DOI

      org/10.1021/ja402828w

    • 査読あり
  • [学会発表] New insight into substrate promiscuity and catalytic versatility of a fungal indole prenyltransferase2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Morita,Ikuro Abe
    • 学会等名
      Enzyme Engineering XXII: Emerging Topics in Enzyme Engineering
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 年月日
      20130922-20130926
    • 招待講演
  • [学会発表] Natural products from fungi2013

    • 著者名/発表者名
      Kenji Watanabe
    • 学会等名
      3rd International Conference on Natural product Biosynthesis
    • 発表場所
      University of California Los Angeles, University of Southern California (USA)
    • 年月日
      20130512-20130517
    • 招待講演
  • [学会発表] インドールプレニル基転移酵素の動的立体構造基盤の確立と酵素触媒機能の拡張

    • 著者名/発表者名
      森田洋行
    • 学会等名
      新学術領域研究生合成マシナリー 第5回公開シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌)
    • 招待講演
  • [学会発表] Engineering of plant type III polyketides synthase

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Morita
    • 学会等名
      Seminar on Campus Asia Program University of Toyama 2013
    • 発表場所
      慶熙大学校(韓国ソウル)
    • 招待講演
  • [学会発表] Prenylation of polyketides and alkaloids by exploring indole prenyltransferase for drug discovery

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Morita
    • 学会等名
      International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (ICMCTA2013)
    • 発表場所
      インドネシア大学(インドネシア・ジャカルタ)
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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