2017 Fiscal Year Annual Research Report
高機能性生体分子の創成をめざした生合成マシナリーの基盤解明
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
16H06452
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大利 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70264679)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 多価不飽和脂肪酸 / 生合成酵素 / アミド結合形成酵素 / ペプチドグリカン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①多価不飽和脂肪酸（PUFA）
4つの遺伝子からなるDHAおよびEPA生合成遺伝子を大腸菌で発現させ、各々DHAおよびEPAが特異的に生合成されることを確認した。次いで、PUFA生合成遺伝子交換により鎖長決定に関与する遺伝子を同定し、さらにキメラ遺伝子の構築により鎖長決定ドメインの絞り込みにも成功した。
②アミド結合形成酵素；昨年度見出した、ペプチドグリカンの生合成に関与する新規酵素UDP-MurNAc-L-Ala-L-Glu synthetase (MurD2)について解析した。MurD2は基質としてL-Gluを用いるが、大腸菌のMurDはD-Gluを用いる。両者は30％と高い相同性を有することから、MurD2の基質認識機構を大腸菌MurDの結晶構造を基に推定し、これらを基に2つのアミノ酸残基が基質認識に重要であることを明らかにした。
③JBIR-78とJBIR-95は、放線菌から単離されたヘプタペプチド化合物であり、2番目のアミノ酸残基にJBIR-78ではD-Asp残基を、JBIR-95ではD-システイン酸残基を有する。これら2種類の基質の取込機構を解析した結果、見出したNRPSのAドメインが、Aspおよびシステイン酸の両方を活性化することが強く示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多価不飽和脂肪酸に関しては、炭素鎖長を制御するドメインの同定に成功した。現在、不飽和度の制御機構解明を試み、ポジデータも得られていることから、順調に進展していると判断している。アミド結合形成酵素に関しては、ペプチドグリカンの生合成に関与するMur酵素の解析とJBIR-78およびJBIR-95の生合成機構解析は順調な反面、他のATP-grasp ligaseの異種宿主による機能解明では、導入したクラスター由来の特異的代謝産物を同定できない場合が多い。
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| Strategy for Future Research Activity |
多価不飽和脂肪酸に関しては不飽和度の制御機構解明を継続する。ATP-grasp ligaseに関しては、ペプチドグリカンの生合成に関与するMur酵素の反応機構の解明を更に継続する。ATP-grasp ligaseの異種宿主発現では、転写因子の活性化や抗生物質ホルミシスなどの方法を用いて眠っている遺伝子の覚醒を試みる。
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