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計算-実験統合型アプローチによる含窒素ヘテロ環式化合物の酵素的合成法の確立

计算-实验一体化方法建立含氮杂环化合物的酶促合成方法

基本信息

批准号：
19J23697
负责人：
本山智晴
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Shizuoka
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Cupriavidus necator由来L-threonine 3-dehydrogenase (CnTDH) および2-amino-3-ketobutyrate CoA ligase (CnKBL) が関与する、L-Thrを起点とした3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine (EDMP) 合成機構の解明およびその知見をもとにしたピラジンの化学酵素的合成を目指した研究を行った。2021年度は、1. 二機能性を有するCnKBLの反応速度論解析、2. CnKBLのX線結晶構造解析による二機能性の起源の解明、3. TDHとKBLが関与するL-Thrを起点としたEDMP合成機構の推定、4. 化学酵素的に合成されるEDMPの収率の決定、5. 一連の研究から得られた知見をもとにした多様なピラジンの化学酵素的合成を行った。今年度の研究およびこれまでの研究成果を総合することで、L-Thrを起点とするEDMP合成機構の解明および多様なピラジンの化学酵素的合成に成功した。さらに、他の生物種由来のKBLもCnKBLと同様にKBL活性とTA活性の二機能性を有していることを確認しているため、TDHとKBLが関与するEDMP合成機構は、tdhおよびkbl遺伝子が保存されている生物種において共通する機構であると考えられる。以上の研究成果は、申請者が筆頭著者としてCommunications Chemistry誌に発表済みである。

Cupriavidus necator is derived from L-threonine 3-dehydrogenase (CnTDH) and 2-amino-3-ketobutyrate CoA ligase (CnKBL). L-Thr is the starting point for understanding the mechanism of 3-ethyl-2,5-dimethylpyridine (EDMP) synthesis. In 2021, 1. II. Functional analysis of CnKBL's inverse velocity theory, 2. X-ray crystallographic analysis of CnKBL; 2. explanation of functional origin; 3. TDH and KBL are related to each other. L-Thr is the starting point for the estimation of EDMP synthesis mechanism. 4. Determination of yield of EDMP in the synthesis of chemical enzymes, 5. A series of studies have been carried out on the synthesis of chemical enzymes. This year's research results have been successfully integrated into the understanding of EDMP synthesis mechanisms and the synthesis of multiple enzymes. In addition, the two functional properties of KBL, CnKBL and KBL of other biological species are confirmed. The relationship between TDH and KBL is related to the synthesis mechanism of EDMP. The above research results are submitted by the applicant and the author.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Chemoenzymatic reaction to synthesize alkylpyrazines from metabolites of L-threonine

L-苏氨酸代谢物化学酶法合成烷基吡嗪

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Motoyama Tomoharu;Nakano Shogo;Hasebe Fumihito;Miyoshi Noriyuki;Ito Sohei
通讯作者：
Ito Sohei

Chemoenzymatic synthesis of 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine by L-threonine 3-dehydrogenase and 2-amino-3-ketobutyrate CoA ligase/L-threonine aldolase.

DOI：
10.1038/s42004-021-00545-8
发表时间：
2021-07-16
期刊：
COMMUNICATIONS CHEMISTRY
影响因子：
5.9
作者：
Motoyama, Tomoharu;Nakano, Shogo;Hasebe, Fumihito;Miyata, Ryo;Kumazawa, Shigenori;Miyoshi, Noriyuki;Ito, Sohei
通讯作者：
Ito, Sohei

Protein Sequence Selection Method That Enables Full Consensus Design of Artificial L-Threonine 3-Dehydrogenases with Unique Enzymatic Properties