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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J23697/
• 关键词: TDH; KBL; Cupriavidus necator; EDMP; Pyrazine synthesis; L-threonine; 含窒素ヘテロ環式化合物; ピラジン; 3-エチル-2,5-ジメチルピラジン; L-スレオニン; L-スレオニン脱水素酵素; 2-アミノ-3-ケトブチル酸CoAリガーゼ; ピラジン化合物; X線結晶構造解析

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。

We conducted research aimed at elucidating the synthesis mechanism of 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine (EDMP) starting from L-Thr, involving L-threonine 3-dehydrogenase (CnTDH) and 2-amino-3-ketobutyrate CoA ligase (CnKBL) derived from Cupravidus necator, and chemoenzyme synthesis of pyrazines based on发现。在2021财政年度，我们进行了1。对双功能CNKBL反应的动力学分析，2。通过X射线晶体结构分析CNKBL对双方函数的起源进行阐明，3。基于L-THR的EDMP合成机制的估计，基于L-ATH，其中TDH和KBL涉及EDM，涉及4。 5。根据从一系列研究中获得的发现，进行了各种吡嗪。通过结合今年的研究和先前的研究结果，我们成功阐明了源自L-THR的EDMP合成机制，以及各种吡嗪的化学酶合成。此外，由于已经证实了其他物种的KBL具有KBL和TA活性的双功能特性，就像CNKBL一样，涉及TDH和KBL的EDMP合成机制被认为是TDH和KBL基因的生物体中的常见机制。上述研究结果已发表在《通信化学》杂志上，申请人为主要作者。

项目成果

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

• 发表时间: 2021
• 作者: Motoyama Tomoharu;Nakano Shogo;Hasebe Fumihito;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

• DOI: 10.1021/acs.biochem.0c00570
• 发表时间: 2020-10-13
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Motoyama, Tomoharu;Hiramatsu, Nozomi;Ito, Sohei
• 通讯作者: Ito, Sohei

L-スレオニンを起点とするピラジン生合成機構の解明とその応用

L-苏氨酸起始吡嗪生物合成机制的阐明及其应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 本山智晴;中野祥吾;長谷部文人;宮田椋;熊澤茂則;三好規之;伊藤創平
• 通讯作者: 伊藤創平

L-アミノ酸を起点とするピラジン合成酵素群の発見とその解析

一组源自L-氨基酸的吡嗪合酶的发现和分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 本山智晴;中野祥吾;山本雄大;常盤広明;浅野泰久;伊藤創平
• 通讯作者: 伊藤創平

Elucidation of product release mechanism associated with structural changes in L-threonine 3-dehydrogenase

阐明与 L-苏氨酸 3-脱氢酶结构变化相关的产物释放机制

• 发表时间: 2019
• 作者: Tomoharu Motoyama;Shogo Nakano;Yuta Yamamoto;Hiroaki Tokiwa;Yasuhisa Asano;Sohei Ito
• 通讯作者: Sohei Ito