医薬品骨格含有新規天然物群の生合成機構解明および改変による薬用活性化合物の創出

通过阐明和修饰含有药物骨架的新型天然产物的生物合成机制来创建药物活性化合物

• 批准号: 21H02636
• 负责人: 淡川 孝義
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research (2022-2023)The University of Tokyo (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02636/
• 关键词: 医薬品化合物; 合成生物学; 酵素工学; 補酵素; 二次代謝酵素; 精密機能解析; NAD; SAM; 生合成酵素; 創薬シード

天然由来抗がん化合物アルテミシジンの骨格合成に関わる鍵酵素SbzPは、補酵素NADを基質として受け入れる、世界初の新規酵素であり、その触媒メカニズム、基質特異性は、極めて興味深い。また、そのホモログは100を超える微生物に保存されており、それぞれ異なる二次代謝酵素と遺伝子クラスターを組んでおり、その二次代謝生産ポテンシャルは極めて高いと言える。SbzPのクライオ電子顕微鏡解析による構造解析を最適化し、その基質複合体構造を取得し、その構造基盤を明らかにした。さらに変異導入による基質の消費や反応変化をストップトフローやUVスペクトル解析によって検出し、NADを基質として受け入れる酵素の触媒機能の詳細を明らかにしつつある。また、スルホンアミド転移、アミノアシル結合形成に関わるわるGNAT型アシル基転移酵素SbzIのキャリアープロテインとの複合体X線結晶構造に成功し、その機能解明を行っている。また、本生合成機構に存在するデアデノシルリボシル化酵素SbzNHOのアポ体X線結晶構造を取得し、現在、その詳細な機能解明を行っている。さらに、放線菌Streptomyces rishiriensisに存在するacyl-tRNA synthetase様アシル基転移酵素SbzAホモログの活性試験に成功し、本酵素についてX線結晶構造解析、クライオ電子顕微鏡解析による機能解析の条件検討を行っている。現在、他のゲノム中に存在する、SbzP、SbzI、SbzAホモログをコードする遺伝子クラスター異種発現系の構築を進めている。

Natural origin anti が ん compound ア ル テ ミ シ ジ ン の bone synthesis に masato わ る key enzyme SbzP は NAD を substrate and enzyme と し て by け into れ る の at the beginning of the new rules and enzyme で あ り, そ の catalyst メ カ ニ ズ ム, substrate specificity は, extremely め て tumblers deep い. ま た, そ の ホ モ ロ グ は 100 を え る microbial に save さ れ て お り, そ れ ぞ れ different な る secondary metabolic enzyme と heritage 伝 son ク ラ ス タ ー を group ん で お り, そ の secondary metabolic production ポ テ ン シ ャ ル は め extremely high て い と said え る. SbzP の ク ラ イ オ electronic 顕 micromirror parsing に よ る structural optimal analytical を し, そ の matrix composite structure を obtain し, そ の structure substrate を Ming ら か に し た. さ ら に - different import に よ の consumption や る matrix inverse 応 variations change を ス ト ッ プ ト フ ロ ー や UV ス ペ ク ト ル parsing に よ っ て 検 し, NAD を matrix と し て by け into れ の る enzyme catalytic function の detailed を Ming ら か に し つ つ あ る. ま た, ス ル ホ ン ア ミ ド planning to move, ア ミ ノ ア シ ル form に masato わ る わ る GNAT type ア シ ル base planning shift enzyme SbzI の キ ャ リ ア ー プ ロ テ イ ン と の complex X-ray crystal structure に successful し, そ の line function and interpret を っ て い る. ま た exist, the biosynthesis に す る デ ア デ ノ シ ル リ ボ シ ル phenoloxidase SbzNHO の ア ポ body X-ray crystal structure を obtain し, now, そ の な function in detail explain を line っ て い る. Youdaoplaceholder2 acyl-tRNA is present in さらに and Streptomyces rishiriensisに Synthetase others ア シ ル base planning shift enzyme SbzA ホ モ ロ グ の activity test に し success, this enzyme に つ い て X-ray crystal structure parsing, ク ラ イ オ electronic 顕 micromirror parsing に よ る line function analytical 検 の conditions for を っ て い る. Now, he の ゲ ノ ム に exist す る, SbzP, SbzI, SbzA ホ モ ロ グ を コ ー ド す る heritage 伝 son ク ラ ス タ ー heterogeneous 発 now is の build を into め て い る.

项目成果

SeoulNationalUniversity(韓国)

首尔国立大学（韩国）

Beijing University of Chinese Medicine/Jinan University/South-Central Minzu University(中国)

北京中医药大学/暨南大学/中南民族大学（中国）

Engineered Biosynthesis of Pharmaceutically Important Compounds

药学上重要化合物的工程生物合成

• DOI: 10.1248/cpb.c21-00032
• 发表时间: 2021
• 期刊: Chemical and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 1.7
• 作者: 風岡顯良;熊谷和善;松下隼也;間哲生;桑原佐季;青木重樹;伊藤晃成;Jinbo Shim，矢木宏和，武村政春，古川潤一，加藤晃一;Awakawa Takayoshi
• 通讯作者: Awakawa Takayoshi

新規NAD/SAM代謝経路における生合成酵素の構造機能解明

新型 NAD/SAM 代谢途径中生物合成酶的结构和功能阐明

• 发表时间: 2022
• 作者: 白井孝平;レナバラ;淡川孝義;森貴裕;阿部郁朗
• 通讯作者: 阿部郁朗

The enzymatic reactions in sulfonamide natural product biosynthesis

磺酰胺天然产物生物合成中的酶促反应

• 发表时间: 2021
• 作者: Mitsuboshi Satoru;Hamano Hirofumi;Kuniki Yurika;Niimura Takahiro;Chuma Masayuki;Ushio Soichiro;Lin Tsung-Jen;Matsumoto Jun;Takeda Tatsuaki;Kajizono Makoto;Zamami Yoshito;Ishizawa Keisuke;淡川 孝義
• 通讯作者: 淡川 孝義