合成終盤における酵素的構造多様化を基盤とする複雑修飾ペプチド創成プラットフォーム

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本研究では、無保護のペプチド骨格に対して高い化学選択性、位置選択性で修飾反応を触媒する酵素群を対象に、自然界におけるそれらの多様性を開拓し、その選択性が発現するメカニズムを解明することを目指す。具体的には、位置選択的なペプチド環化反応を触媒する酵素ファミリーと、環状ペプチドに残基選択的にアルキル基を導入する酵素ファミリーに着目する。得られた知見に基づき合理的な酵素改良を施し、汎用性の高いペプチド修飾触媒を創出する。複数の生体触媒を組み合わせたOne-Potの反応系を開発し、短工程でペプチド分子を複雑化する方法論を開発する。本年度は、ペプチド環化酵素WolJとビスプレニル化酵素AgcF・AnzFを対象に、それらの基質アナログを多数合成し、選択性を検証した。その結果、高い配列相同性を示すホモログ同士であっても、それらが認識する基質の部位に違いがあることが判明した。具体的には、ペプチド環化酵素SurEは環化点の残基に対して厳密な選択性を示すのに対し、ホモログ酵素WolJは基質鎖長に対し厳密な選択性を示した。ビスプレニル化酵素AgcFは、修飾Arg残基に隣接するcis-Proが酵素からの認識に必須であり、環状ペプチドのコンフォメーションが酵素認識に重要であることが示唆された。一方、新たに見出したホモログ酵素AnzFは比較的寛容な選択性を示し、環状ペプチドだけでなく様々なサイズの鎖状ペプチドの修飾も触媒可能であった。次年度は、検証対象とする酵素を拡大するとともに、基質認識メカニズムの詳細を解明する。複数種類の生体触媒を組み合わせる修飾反応の条件を最適化し、生物活性ペプチドライブラリーを合成する。