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

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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。