Structural analysis of aminoglycoside antibiotic biosynthetic enzymes

氨基糖苷类抗生素生物合成酶的结构分析

• 批准号: 19H02895
• 负责人: 工藤 史貴
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H02895/
• 关键词: アミノグリコシド系抗生物質; 生合成; 酵素; 酵素構造解析; ゲノムマイニング; タンパク質構造解析; アミノグリコシド抗生物質; 生合成酵素; 構造機能解析; カナマイシン

本研究は、アミノグリコシド系抗生物質生合成マシナリーの人為的改変による新規抗生物質創製を念頭におき、生合成に関わる酵素の機能構造解析を通じた生合成基盤を構築することを目的としている。2020年度までにカナマイシン生合成経路の全貌解明に成功した。2021年度は1,4-ジアミノサイクリトールを有するイスタマイシン類の生合成酵素の機能解明に向けて手掛かりを得たので、2022年度はそれを基に研究を進めた。イスタマイシン類は擬似二糖アミノグリコシドであり、カナマイシン等に見られる1,3-ジアミノサイクリトールである2-デオキシストレプタミン（2DOS）とは異なる1,4-ジアミノサイクリトールを有している。いずれも共通的な中間体である2-デオキシ-scyllo-イノサミン（DOIA）経由で生合成されることが示唆されていたが、二つ目のアミノ基導入のタイミングがそれぞれで異なる可能性が考えられた。すなわち、2DOSはDOIAが脱水素化されて生じるケトン中間体がアミノ化を受けることで生合成されるため、1,4-ジアミノサイクリトール生合成でもDOIAの脱水素化とアミノ化が起こる可能性が考えられた。しかし先行研究から、DOIAが配糖化されてから二つ目のアミノ基が導入される可能性も考えられた。そこで2022年度は、DOIAの配糖化が先に起こる経路を検証した。その結果、DOIAが糖転移酵素によりN-アセチルグルコサミニル化され、さらに脱アセチル化されグルコサミニル化されたDOIA（GlcN-DOIA）が生成することが明らかとなった。またGlcN-DOIAは、推定脱水素化酵素とアミノ基転移酵素により二つ目のアミノ基が導入されることが示唆された。さらに、4'-デオキシブチロシン生合成における4'-デオキシ化機構解明に向けて研究を進めることができた。

は, this study ア ミ ノ グ リ コ シ ド of antibiotic biosynthesis マ シ ナ リ ー の artificially changed - に よ る new rules antibiotic substances created を thought に お き, biosynthesis に masato わ の る enzyme function structure を tong じ た biosynthesis base plate を build す る こ と を purpose と し て い る. In 2020, a comprehensive overview of the までにカナ, までにカナ, シ, シ, シ synthetic economy was revealed: に, success, <s:1>, た. 2021 annual は 1, 4 - ジ ア ミ ノ サ イ ク リ ト ー ル を have す る イ ス タ マ イ シ ン class の の biosynthesis enzyme function interpret に to け て hands hang か り を must た の で, 2022 annual は そ れ を base を に research into め た. イ ス タ マ イ シ ン class は quasi disaccharide ア ミ ノ グ リ コ シ ド で あ り, カ ナ マ イ シ ン etc に see ら れ る 1, 3 - ジ ア ミ ノ サ イ ク リ ト ー ル で あ る 2 - デ オ キ シ ス ト レ プ タ ミ ン (DOS) 2 と は different な る 1, 4 - ジ ア ミ ノ サ イ ク リ ト ー ル を have し て い る. い ず れ も common な intermediates で あ る 2 - デ オ キ シ scyllo - イ ノ サ ミ ン (DOIA) 経 by で biosynthesis さ れ る こ と が in stopping さ れ て い た が, two つ mesh の ア ミ ノ base import の タ イ ミ ン グ が そ れ ぞ れ で different な る possibility が exam え ら れ た. す な わ ち, 2 DOS は DOIA が dewatering element change さ れ て raw じ る ケ ト ン intermediates が ア ミ ノ change を by け る こ と で biosynthesis さ れ る た め, 1, 4 - ジ ア ミ ノ サ イ ク リ ト ー ル biosynthesis で も DOIA の dewatering element change と ア ミ ノ change が up こ る possibility が exam え ら れ た. し か し leading research か ら, DOIA が with saccharifying さ れ て か ら two つ mesh の ア ミ ノ base が import さ れ る possibility も exam え ら れ た. Youdaoplaceholder0 を検 で で for the year 2022, <s:1> and DOIA saccharification が will first に obtain <s:1> る economic license を検 た. そ の results, DOIA が sugar planning shift enzyme に よ り N - ア セ チ ル グ ル コ サ ミ ニ ル change さ れ, さ ら に ア off セ チ ル change さ れ グ ル コ サ ミ ニ ル change さ れ た DOIA (GlcN - DOIA) が generated す る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た GlcN - DOIA は presumption, dehydrated vegetable phenoloxidase と ア ミ ノ base planning shift enzyme に よ り two つ mesh の ア ミ ノ base が import さ れ る こ と が in stopping さ れ た. さ ら に, 4 '- デ オ キ シ ブ チ ロ シ ン biosynthesis に お け る 4' - デ オ キ シ change agencies interpret に to け を て research into め る こ と が で き た.

项目成果

抗腫瘍抗生物質パクタマイシン生合成における脱水素酵素PctPの基質特異性

抗肿瘤抗生素帕大霉素生物合成中脱氢酶 PctP 的底物特异性

• 发表时间: 2021
• 作者: 岡田 一歩;平山 茜;工藤 史貴;江口 正
• 通讯作者: 江口 正

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One-pot enzymatic synthesis of 2-deoxy-scyllo-inosose from d-glucose and polyphosphate

• DOI: 10.1093/bbb/zbaa025
• 发表时间: 2021-01-07
• 期刊: BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 1.6
• 作者: Kudo，Fumitaka;Mori，Ayaka;Eguchi，Tadashi
• 通讯作者: Eguchi，Tadashi

Kanamycin biosynthesis _ post-glycosylation modification of sugar moieties

卡那霉素生物合成_糖部分的糖基化后修饰

• 发表时间: 2021
• 作者: Fumitaka Kudo;Yukinobu Kitayama;Akimasa Miyanaga;Tadashi Eguchi
• 通讯作者: Tadashi Eguchi

アミノグリコシド系抗生物質イスタマイシンとスポラリシンの生合成研究

氨基糖苷类抗生素伊斯塔霉素和斯极化星的生物合成研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 安冨 里菜;工藤 史貴;江口 正
• 通讯作者: 江口 正