ポリケタイド閉環酵素とバイヤービリガー酵素の機能改変と新規化合物の創出

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
• 研究課題/領域番号: 19H04649
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 森田 洋行 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (20416663)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 酵素工学 / 生合成 / X線結晶構造解析

研究実績の概要

昨年度において，アサ由来オリベトール酸閉環酵素(OAC)の59番目のValをIleに置換すると，野生型よりも炭素数が6個長いアシル基を有する新規オリベトール酸アナログを生成できることを明らかにしていた。今年度においては，OAC V59I変異酵素の結晶構造を取得することで，その活性中心キャビティーがタンパク質表面まで伸長したことにより，本変異酵素が野生型よりも炭素数が6個長いアシル基を有する新規オリベトール酸アナログを創出できることを明らかにした。現在，この立体構造情報をもとにOACのさらなる機能改変が進行中である。
さらに，今年度においては，OAC V59I変異酵素に対する基質の効率的供給を目的に，III型ポリケタイド合成酵素（PKS）の一つであるアサ由来テトラケタイド合成酵素(TKS)の機能改変に着手した。本酵素はカンナビノイドの生合成において，OACの基質であるペンチルテトラケタイドCoAをヘキサノイルCoAと3分子のマロニルCoAから生産する酵素である。既に他のグループによって報告された本酵素の結晶構造を参考に，その活性中心キャビティを構成する190番目のPheをGlyに置換し，大腸菌にて異種発現し精製した本変異酵素に，マロニルCoAと各種長鎖脂肪族アシル基を有するCoAエステルを基質として作用させ，その生成物の解析を行った。その結果，本変異酵素がヘキサノイルCoAよりも炭素数が10長いアシル基を有するCoAエステルを3分子のマロニルとともに基質として受容することが明らかとなった。さらに，本変異酵素とOAC V59I変異酵素の共反応を行うことで，上記新規オリベトール酸アナログを生産することが確認できた。今後，これらの酵素遺伝子を酵母に組み込むことで，より効率のよいオリベトール酸アナログの生産系の効率に取り組む予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ヤンゴン大学化学部(ミャンマー)
  • 国名: ミャンマー
  • 外国機関名: ヤンゴン大学化学部
• [国際共同研究] カイロ大学薬学部/カイロ国立研究センター(エジプト)
  • 国名: エジプト
  • 外国機関名: カイロ大学薬学部/カイロ国立研究センター
• [雑誌論文] Shanpanootols A-F, diterpenoids from Kaempferia pulchra rhizomes collected in Myanmar and their Vpr inhibitory activities. (2021)
  • 著者名/発表者名: N.N. Win, T. Kodama, Z.P. Htoo, S.Y.Y. Hnin, H. Ngwe, I. Abe, H. Morita
  • 雑誌名: Fitoterapia 巻: 151 ページ: 104870
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2021.104870
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Flavonoids from Woodfordia fruticosa as potential SmltD inhibitors in the alternative biosynthetic pathway of peptidoglycan (2021)
  • 著者名/発表者名: Y-E Lee, T. Kodama, N.N. Win, D Ki, C.P. Wong, K.Z.W. Lae, H. Ngwe, T. Dairi, H. Morita
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem Lett 巻: 36 ページ: 127787
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2021.127787
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anti-Vpr activities of homodrimane sesquiterpenoids and labdane diterpenoids from Globba sherwoodiana rhizomes (2020)
  • 著者名/発表者名: Prema, T. Kodama, C.P. Wong, A.H. El-Desoky, H.H.W. Nyunt, H. Ngwe, I. Abe, H. Morita
  • 雑誌名: Fitoterapia 巻: 146 ページ: 104705
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2020.104705
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical constituents of the Vietnamese marine sponge Gelliodes sp. and their cytotoxic activities (2020)
  • 著者名/発表者名: D. Ki, T. Kodama, A.H. El-Desoky, C.P. Wong, H.M. Nguyen, K.M. Do, Q.M. Thai, L.H.T. Nu, H. Morita
  • 雑誌名: Chem. Biodivers 巻: 17 ページ: 2000303
  • DOI: 10.1002/cbdv.202000303
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three new quassinoids isolated from Picrasma javanica wood and their anti-Vpr activities (2020)
  • 著者名/発表者名: Prema, C.P. Wong, A.E. Nugroho, A.H. El-Desoky, M.D. Awouafack, Y.Y. Win, H. Ngwe, I. Abe, Hiroshi Morita, Hiroyuki Morita
  • 雑誌名: J Nat Med 巻: 74 ページ: 571-578
  • DOI: 10.1007/s11418-020-01411-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three new steroidal saponins from Aspidistra letreae plants and their cytotoxic activities (2020)
  • 著者名/発表者名: D.V. Ho, H.N.T. Hoang, H.Q. Vo, K.V. Nguyen, T.V. Pham, A.T. Le, K.V. Phan, H.M. Nguyen, H. Morita, H.T. Nguyen
  • 雑誌名: J Nat Med 巻: 74 ページ: 591-598
  • DOI: 10.1007/s11418-020-01395-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Antimelanogenic activity of ocotillol-type sapinin from Panax vietnamesis (2020)
  • 著者名/発表者名: H.M. Nguyen, H.T. Nguyen, N.N. Win, C.P. Wong, K.L.V. Huynh, N.N. Hoang, K.M. Do, T.H. Nguyen, D.V. Ho, M.D. Nguyen, H. Morita
  • 雑誌名: Chem Biodivers 巻: 17 ページ: 2000037
  • DOI: 10.1002/cbdv.202000037
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New cytotoxic polyacetylene amides from the Egyptian marine sponge Siphonochalina siphonella (2020)
  • 著者名/発表者名: D. Ki, A.H. El-Desoky, T Kodama, C.P. Wong, M.A. Ghani, A.A. El-Beih, M. Mizuguchi, H. Morita.
  • 雑誌名: Fitoterapia 巻: 142 ページ: 104511
  • DOI: 10.1016/j.fitote.2020.104511
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New cytotoxic polyacetylene alcohols from the Egyptian marine sponge Siphonochalina siphonella (2020)
  • 著者名/発表者名: D. Ki, A.H. El-Desoky, C.P. Wong, M. Abdel-Ghani, A.A. El-Beih, M. Mizuguchi, H. Morita
  • 雑誌名: J Nat Med 巻: 74 ページ: 409-414
  • DOI: 10.1007/s11418-019-01377-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New pregnane glycosides from Caralluma hexagona Lavranos and their α-glucosidase and pancreatic lipase inhibitory effects (2020)
  • 著者名/発表者名: A.A. Shalabi, A.M. El Halawany, M.A. Choucry, F.S. El-Sakhawy, H. Morita, D. Ki, E.A. Abdel-Sattar
  • 雑誌名: Phytochem Lett 巻: 36 ページ: 49-57
  • DOI: 10.1016/j.phytol.2020.01.015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anti-inflammatory activities of isopimara-8(9),15-diene diterpenoids and mode of action of kaempulchraols B-D from Kaempferia pulchra rhizomes (2020)
  • 著者名/発表者名: N.N. Win, B. Hardianti, H. Ngwe, Y. Hayakawa, H. Morita.
  • 雑誌名: J Nat Med 巻: 74 ページ: 487-494
  • DOI: 10.1007/s11418-020-01389-7
  • 査読あり / 国際共著
• [備考] 富山大学和漢医薬学総合研究所 天然物創薬学領域 天然物化学ユニット
  • URL: https://www.inm.u-toyama.ac.jp/napc/index.html