Engineered biosynthesis based on functional redesign of aromatic prenyltransferases

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本研究では大麻由来プレニル基転移酵素CsPT4が生理的な基質のolivetolic acid（OLA）およびGPP以外に広範な基質を受容し、新規化合物を含む多数のプレニル化ポリフェノールを生成することを確認している。本年度はこれら生成物について、ヒト膵がん細胞を用いた低栄養条件下での細胞毒性試験を検討した。膵がん細胞は低栄養条件を克服することで悪性化することから、本条件で細胞毒性を示す化合物は抗がん剤の候補となる。本検討の結果、芳香族基質のOLAが全く細胞毒性を示さなかったのに対し、プレニル化生成物はいずれも顕著な細胞毒性を示し、中でもFPPとの反応で得られたファルネシル化OLAに最も高い活性を確認した。すなわちCsPT4は抗がん作用を有するプレニル化合物の酵素合成に適用可能であることを明らかにした。また、本研究で新たに同定したアギ由来O-プレニル基転移酵素FaPT1のキャラクタリゼーションを検討した。FaPT1はクマリンのumbelliferoneにFPP由来のファルネシル基を転移することで、抗がん作用の報告されたumbellipreninを合成する酵素である。本年度の検討から、本酵素はumbelliferone以外にクマリン骨格を有するbergaptolを受容可能であり、またFPPとは鎖長の異なるGPPやGGPPをも基質としてプレニル基を転移可能という広範な基質特異性を示すことを明らかとした。すなわち本酵素は各種プレニル化クマリンの合成に適用可能と考えられる。また植物プレニル基転移酵素は大部分が葉緑体に局在して非メバロン酸経路由来のプレニル基質を利用するが、本酵素は小胞体膜に局在してメバロン酸経路由来のFPPを利用することを明らかにした。以上のように本研究ではCsPT4反応生成物の生物活性に知見を得るとともに、FaPT1の諸性質を解明することができた。