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

基于合成最后阶段的酶促结构多样化来创建复杂修饰的肽的平台

• 批准号: 22K15302
• 负责人: 松田 研一
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15302/
• 关键词: 生体触媒; 環状ペプチド; 化学酵素合成; 大環状化; アルキル化; 酵素工学; 生合成; アルキル化ペプチド

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。

This study is aimed at exploring the diversity of enzyme groups in nature, exploring the possibility of discovery of enzyme groups with high chemical selectivity, site selectivity, modified reactions and catalysts without protection. The specific site of the site selection of the cyclization of the enzyme, the site selection of the residue of the enzyme into the site. We can find out the basic principles of enzyme improvement and universal application of high-quality modified catalyst. Development of a One-Pot reaction system for the synthesis of multiple biocatalysts, development of a methodology for the synthesis of selected molecules in a short time This year, the enzyme Wolfram and the enzyme AgcF·AnzF were tested for most of the synthesis and selectivity of the substrate. The results show that there is no difference between the two groups. The specific cyclase is expressed in terms of the selectivity of the residue at the cyclization site, and in terms of the selectivity of the substrate. The enzyme AgcF modifies the cis-Pro residue in the vicinity of the enzyme and is important for enzyme recognition. A new type of enzyme, AnzF, can be used as a modifier for a wide range of selectivity, cyclic selectivity, and lock-type selectivity. The next year, the identification of the enzyme, the matrix recognition of the detailed explanation Optimization of the conditions for the synthesis of a modified reaction by the combination of multiple biological catalysts, and the synthesis of bioactive catalysts

项目成果

Exploring the hydrazine biosynthetic pathways in bacteria

探索细菌中肼的生物合成途径

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi;A.;Hirata;A.;Teshima;A.;Ueki;M.;Satoh;T.;Matsuda;K.;Wakimoto;T.;Arakawa;K.;Ishikawa;M.;Suzuki;T.;[Zhengyi Ling,Chin-Soon Phan,Jakia Jerin Mehjabin,Kenichi Matsuda,Prakoso Nurcahyo Iman,Taiki Umezawa,Toshiyuki Wakimoto,Tatsufumi Okino];[Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[丸山 広大,井町 久美子,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[山田 惟人,福場 淳生,松田 研一,脇本 敏幸];[藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[鈴木 敏弘,竹内 葵,平田 朝陽,手島 愛子,植木 美羽,松田 研一,脇本 敏幸,荒川 賢治,石川 森夫];[藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[Masakazu Kobayashi,Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[Kenichi Matsuda,Kuga Arima,Satoko Akiyama,Yo Abe,Yuito Yamada,Toshiyuki Wakimoto];[Kenichi Matsuda,Arima Kuga,Satoko Akiyama,Toshiyuki Wakimoto];[Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];第34回 万有札幌シンポジウム;[Kenichi Matsuda,Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kazuo Shin-ya,Makoto Nishiyama,Toshiyuki Wakimoto]
• 通讯作者: [Kenichi Matsuda,Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kazuo Shin-ya,Makoto Nishiyama,Toshiyuki Wakimoto]

PBP型チオエステラーゼSurEによるペプチドライゲーション反応

使用 PBP 型硫酯酶 SurE 进行肽连接反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi;A.;Hirata;A.;Teshima;A.;Ueki;M.;Satoh;T.;Matsuda;K.;Wakimoto;T.;Arakawa;K.;Ishikawa;M.;Suzuki;T.;[Zhengyi Ling,Chin-Soon Phan,Jakia Jerin Mehjabin,Kenichi Matsuda,Prakoso Nurcahyo Iman,Taiki Umezawa,Toshiyuki Wakimoto,Tatsufumi Okino];[Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[丸山 広大,井町 久美子,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[山田 惟人,福場 淳生,松田 研一,脇本 敏幸];[藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[鈴木 敏弘,竹内 葵,平田 朝陽,手島 愛子,植木 美羽,松田 研一,脇本 敏幸,荒川 賢治,石川 森夫];[藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[Masakazu Kobayashi,Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[Kenichi Matsuda,Kuga Arima,Satoko Akiyama,Yo Abe,Yuito Yamada,Toshiyuki Wakimoto];[Kenichi Matsuda,Arima Kuga,Satoko Akiyama,Toshiyuki Wakimoto];[Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];第34回 万有札幌シンポジウム;[Kenichi Matsuda,Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kazuo Shin-ya,Makoto Nishiyama,Toshiyuki Wakimoto];[本田拓,吉村彩,中田隆介,松田研一,脇本敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[松田研一];[有馬陸,秋山智子,松田研一,脇本敏幸];[有馬陸,秋山智子,松田研一,脇本敏幸];[山田惟人,福場淳生,松田研一,脇本敏幸];[吉村彩,佐伯梨緒,中田隆介,冨本将汰,松田研一,脇本敏幸];[Kenichi Matsuda];[市原凜太郎,小林雅和,松田研一,脇本敏幸]
• 通讯作者: [市原凜太郎,小林雅和,松田研一,脇本敏幸]

NRPS-PKSハイブリッド型天然物の生合成におけるα-ケトアミド形成を担う新規酸化酵素に関する研究

NRPS-PKS杂种天然产物生物合成中负责α-酮酰胺形成的新型氧化酶的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi;A.;Hirata;A.;Teshima;A.;Ueki;M.;Satoh;T.;Matsuda;K.;Wakimoto;T.;Arakawa;K.;Ishikawa;M.;Suzuki;T.;[Zhengyi Ling,Chin-Soon Phan,Jakia Jerin Mehjabin,Kenichi Matsuda,Prakoso Nurcahyo Iman,Taiki Umezawa,Toshiyuki Wakimoto,Tatsufumi Okino];[Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[丸山 広大,井町 久美子,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[山田 惟人,福場 淳生,松田 研一,脇本 敏幸]
• 通讯作者: [山田 惟人,福場 淳生,松田 研一,脇本 敏幸]

環状ペプチドを基質とするグアニジンビスプレニルトランスフェラーゼの機能解析

以环肽为底物的双异戊二烯胍基转移酶的功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi;A.;Hirata;A.;Teshima;A.;Ueki;M.;Satoh;T.;Matsuda;K.;Wakimoto;T.;Arakawa;K.;Ishikawa;M.;Suzuki;T.;[Zhengyi Ling,Chin-Soon Phan,Jakia Jerin Mehjabin,Kenichi Matsuda,Prakoso Nurcahyo Iman,Taiki Umezawa,Toshiyuki Wakimoto,Tatsufumi Okino];[Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[丸山 広大,井町 久美子,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[山田 惟人,福場 淳生,松田 研一,脇本 敏幸];[藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[鈴木 敏弘,竹内 葵,平田 朝陽,手島 愛子,植木 美羽,松田 研一,脇本 敏幸,荒川 賢治,石川 森夫];[藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[Masakazu Kobayashi,Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[Kenichi Matsuda,Kuga Arima,Satoko Akiyama,Yo Abe,Yuito Yamada,Toshiyuki Wakimoto];[Kenichi Matsuda,Arima Kuga,Satoko Akiyama,Toshiyuki Wakimoto];[Kei Fujita,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];第34回 万有札幌シンポジウム;[Kenichi Matsuda,Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kazuo Shin-ya,Makoto Nishiyama,Toshiyuki Wakimoto];[本田拓,吉村彩,中田隆介,松田研一,脇本敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸];[松田研一];[有馬陸,秋山智子,松田研一,脇本敏幸];[有馬陸,秋山智子,松田研一,脇本敏幸]
• 通讯作者: [有馬陸,秋山智子,松田研一,脇本敏幸]

Actinopyridazinone生合成における特異な複素環形成機構の解明

阐明放线哒嗪酮生物合成中独特的杂环形成机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi;A.;Hirata;A.;Teshima;A.;Ueki;M.;Satoh;T.;Matsuda;K.;Wakimoto;T.;Arakawa;K.;Ishikawa;M.;Suzuki;T.;[Zhengyi Ling,Chin-Soon Phan,Jakia Jerin Mehjabin,Kenichi Matsuda,Prakoso Nurcahyo Iman,Taiki Umezawa,Toshiyuki Wakimoto,Tatsufumi Okino];[Kuga Arima,Satoko Akiyama,Kenichi Matsuda,Toshiyuki Wakimoto];[市原 凜太郎,小林 雅和,藤田 慧,松田 研一,脇本 敏幸];[丸山 広大,井町 久美子,松田 研一,脇本 敏幸];[有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸]
• 通讯作者: [有馬 陸,秋山 智子,松田 研一,脇本 敏幸]