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2014 年度 実績報告書

植物ポリケタイド骨格形成酵素群の触媒機能の拡張と分子多様性の創出

研究課題

研究課題/領域番号 26282210
研究機関富山大学

研究代表者

森田 洋行  富山大学, 和漢医薬学総合研究所, 教授 (20416663)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードポリケタイド / 立体構造解析 / 酵素工学 / アルカロイド
研究実績の概要

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、本生成物はヘキサノイル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、クマロイルCoAやアントラニルCoA等の芳香族CoA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を確認することができず、OACの基質特異性はヘキサノイル基に特化していることが強く示唆された。そこで、OACの基質特異性と触媒機構の解明を目指し、OACのX線結晶構造解析を行った結果、1.4オングストロームの分解能でOACアポ型の結晶構造の取得に成功した。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26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を達成目標としていた。今年度の課題実施において、構造決定を決定するまでには至っていないものの、新規化合物の生産を確認することができている。また、本年度中に次年度に予定していたOACアポ型の結晶構造の取得まで至っており、総合的に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。同時に、OACと基質アナログや生成物との複合体結晶構造の取得にも取り組み、OACの基質特異性や触媒機構の詳細を明らかにする。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、多様な構造の基質に対する基質特異性についても検討し、基質特異性等の改変も含めて行うことにより新規化合物群の創出を目指す。

次年度使用額が生じた理由

基質の合成で用いる試薬の在庫がなく当該年度中に購入できなかったため、その費用が次年度使用となった。

次年度使用額の使用計画

次年度使用となった当該助成金はこの試薬の購入に充てる予定である。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Peptide synthesis cooperatively achieved by peptide ligase and ribosomes2015

    • 著者名/発表者名
      M. Noike, T. Matsui, K. Ooya, I. Sasaki, S. Ohtaki, Y. Hamano, C. Maruyama, J. Ishikawa, Y. Satoh, H. Ito, H. Morita, T. Dairi
    • 雑誌名

      Nat. Chem. Biol.

      巻: 11 ページ: 71-76

    • DOI

      10.1038/nchembio.1697

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural basis for the formation of acylalkylpyrones from two β-ketoacyl units by the fungal type III polyketide synthase CsyB2015

    • 著者名/発表者名
      T. Mori, D. Yang, T. Matsui, M. Hashimoto, H. Morita, I. Fujii, I. Abe
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 290 ページ: 5214-5225

    • DOI

      10.1074/jbc.M114.626416

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Preferential cytotoxicity of crude drugs used in Japanese Kampo medicines against human pancreatic cancer PANC-1 and PSN-1 cells2015

    • 著者名/発表者名
      S. Lee, D.F. Dibwe, F. Li, H. Morita, Y. Tezuka
    • 雑誌名

      Traditional & Kampo Medicine

      巻: なし ページ: 1-8

    • DOI

      10.1002/tkm2.1016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preferential cytotoxic constituents of Andrographis paniculata and their preferential cytotoxicity against human pancreatic cancer cell lines2015

    • 著者名/発表者名
      S. Lee, H. Morita, Y. Tezuka
    • 雑誌名

      Nat. Prod. Comm.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression, purification, and crystallization of a fungal type III polyketide synthase that produces the csypyrones2014

    • 著者名/発表者名
      D. Yang, D, T. Mori, T. Matsui, M. Hashimoto, H. Morita, I. Fujii, I. Abe
    • 雑誌名

      Acta Cryst. F

      巻: 70 ページ: 730~733

    • DOI

      10.1107/S2053230X14008516

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Muchimangins G-J, Fully Substituted Xanthones with a Diphenylmethyl Substituent, from Securidaca longepedunculata2014

    • 著者名/発表者名
      D.F. Dibwe, S. Awale, S. Kadota, H. Morita, Y. Tezuka
    • 雑誌名

      J. Nat. Prod.

      巻: 77 ページ: 1241-1244

    • DOI

      10.1021/np5000445

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new polyoxygenated cyclohexane and other constituents from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity2014

    • 著者名/発表者名
      Subehan, S. Lee, D.F. Dibwe, Y. Tezuka, H. Morita
    • 雑誌名

      Nat. Prod. Res.

      巻: 28 ページ: 1754-1759

    • DOI

      10.1080/14786419.2014.945175

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phytochemical investigation of the active constituents from Caesalpinia sappan on stimulation of osteoblastic cells2014

    • 著者名/発表者名
      Subehan, Y. Rifai, Mufidah, Ismail, M. Aswad, H. Morita
    • 雑誌名

      Plant Biotech.

      巻: 31 ページ: 505-509

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology. 14.0911a.

    • 査読あり
  • [学会発表] ゴシュユ由来新規Ⅲ型ポリケタイド合成酵素のcDNAクローニングと機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      児玉猛、野口博司、阿部郁朗、森田洋行
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-28
  • [学会発表] 穿心蓮中の栄養飢餓状態選択的な殺細胞活性成分2015

    • 著者名/発表者名
      李 雪林、森田洋行、手塚康弘
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-28
  • [学会発表] 新規ジアルキル縮合酵素のX線結晶構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      森貴裕、齋藤友理、下村康一郎、脇本敏幸、森田洋行、阿部郁朗
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-28
  • [学会発表] New secondary metabolites, Kaempuchraols A-J from Rhizomes of Kaempferia pulchra and their antiproliferative activity2015

    • 著者名/発表者名
      Win Nwet Nwet、Ito Takuya、Aimaiti Simayijing、Morita Hiroyuki
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-28
  • [学会発表] Crystal structure analysis of the secondary metabolite enzymes promoted the production of new compounds for drug discovery2014

    • 著者名/発表者名
      森田洋行
    • 学会等名
      2014 Joint symposium of The Natural Prodcuts Research Institute at Seoul National University & The Institute of Natural Medicine at University of Toyama
    • 発表場所
      韓国 ソウル
    • 年月日
      2014-12-12
    • 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2014

    • 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8回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-06
  • [学会発表] インドネシア産Caesalpinia sappanからの骨芽細胞増殖促進活性成分の探索2014

    • 著者名/発表者名
      Subehan、Rifai Y、Mufidah、Ismail、Aswad M、森田洋行
    • 学会等名
      第20会天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-06
  • [学会発表] ペプチド系抗生物質フェガノマイシンの生合成に見いだされた新規ペプチドライゲース PGM1 の結晶構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      松井崇、大瀧翔太、野池基義、大利徹、森田洋行
    • 学会等名
      平成26年度日本結晶学会年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-01 – 2014-11-03
  • [学会発表] リボソームと新規ペプチドライゲースによる協同的ペプチド生成機構2014

    • 著者名/発表者名
      野池基義、松井崇、雄谷洸一、笹木郁雄、丸山千登勢、濱野吉一、石川淳、佐藤康治、伊藤肇、森田洋行、大利徹
    • 学会等名
      第56回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-17
  • [学会発表] Teleocidin類の生合成機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      森貴裕、淡川孝義、張驪駻、星野翔太郎、脇本敏幸、森田洋行、伊藤卓也、石川淳、阿部郁朗
    • 学会等名
      第56回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-17
  • [学会発表] A new polyoxygenated cyclohexane and other constituents from Kaempferia rotunda and their cytotoxic activity2014

    • 著者名/発表者名
      Subehan, Hiroyuki Morita
    • 学会等名
      The 8th JSP-CCTCNM-KSP Joint Symposium on Pharmacognosy
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2014-09-13
  • [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2014

    • 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7回公開シンポジウム
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2014-06-21 – 2014-06-22
  • [学会発表] 放線菌由来新規Pictet-Spengler反応触媒酵素McbBの構造機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      佐橋周作、森貴裕、森田洋行、阿部郁朗
    • 学会等名
      第29回年度日本放線菌学会
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-20
  • [学会発表] 放線菌由来新規インドールプレニルトランスフェラーゼTldCとMpnDのX線結晶構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      森貴裕、張驪駻、淡川孝義、脇本敏幸、森田洋行、阿部郁朗
    • 学会等名
      第29回年度日本放線菌学会
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-20
  • [学会発表] 放線菌に見いだされた新規ペプチドライゲースは幅広い基質特異性を持つ2014

    • 著者名/発表者名
      野池基義、松井崇、佐藤康治、森田洋行、大利徹
    • 学会等名
      第29回年度日本放線菌学会
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-20

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公開日: 2016-06-01  

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