新規テルペン生合成経路、非メバロン酸経路の解明、及びその生合成遺伝子の取得

新型萜烯生物合成途径和非甲羟戊酸途径的阐明及其生物合成基因的获取

基本信息

  • 批准号:
    11760086
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究の目的は、テルペン化合物の唯一の生合成経路と信じられてきたメバロン酸経路とは全く別の未知の生合成経路、非メバロン酸経路の解明にある。具体的には、大腸菌を研究材料に用いて、非メバロン酸経路の生合成中間体である2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate(MEP)から、テルペン化合物の共通のユニットであるisopentenyl diphosphate(IPP)に至る経路を明らかにするために研究を行い、以下のような結果を得た。まず、大腸菌の非メバロン酸経路欠損変異株を3種類取得した。これらの変異株の欠損を相補する遺伝子として、YacM、ychB、ygbBの3つの遺伝子をクローニングした。これらの遺伝子はいずれも機能未知の遺伝子であったが、今回、我々の研究によってその機能が初めて下記のように明らかにされた。それぞれの遺伝子を大腸菌内で大量発現させ、タンパクを精製した。それぞれのタンパクを、MEPと反応させたところ、YacM遺伝子産物が、CTP存在下でMEPを未知の化合物に変換することを見出した。そこで、この反応産物を各種クロマトグラフィーで精製し、次いで、NMRとMSスペクトルを測定して、その構造を、4-(cytidine 5′-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol(CDP-ME)と決定した。次に、CDP-MEをychB遺伝子産物と反応させたところ、ATP存在下で未知の化合物に変換されることを見出した。その反応物を精製し構造決定を行ったところ、CDP-MEの2位の水酸基がリン酸化された化合物、2-phospho-4-(cytidine 5′-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol(CDP-ME2P)であることが判明した。次に、CDP-ME2PをygbB遺伝子産物と反応させたところ、2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate(MECDP)が生成していることを見出した。以上、MEP以降の反応を3段階明らかにし、その反応を触媒する酵素をコードする遺伝子、YacM、ygbB、ychBをクローニングすることに成功した。さらに、非メバロン酸経路では、IPPとDMAPPは、それぞれ独立に生合成されることを証明した。
The purpose of this study is to investigate the unique biosynthetic pathway and information on the biosynthetic pathway and the completely unknown biosynthetic pathway and the non-biosynthetic pathway of these compounds. Specific research materials for Escherichia coli, 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate(MEP), isopentyl diphosphate(IPP), and common intermediates for the synthesis of non-methyl-2-erythritol 4-phosphate(MEP) have been studied. 3 kinds of mutant strains were obtained from Escherichia coli and Escherichia coli. This is the third time that we've had a chance to make up for the loss of different plants, including YacM, ychB and ygbB. The function of the gene is unknown. The function of the gene is unknown. The function of the gene is unknown. A large number of bacteria are produced in E. coli, and they are purified. In the presence of CTP, MEP and YacM, there are no known compounds. The structure of 4-(cytidine 5′-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol(CDP-ME) was determined by NMR and MS analysis. In addition, CDP-ME and ychB gene products were found in the presence of ATP and unknown compounds The structure determination of CDP-ME and 2-phospho-4-(cytidine 5′-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol(CDP-ME2P) were investigated. 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate(MECDP) was produced. The above mentioned MEP has three stages of reaction, namely, reaction catalyst, enzyme, YacM, ygbB and ychB. The IPP and DMAPP are independent of each other.

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kuzuyama,T.,M.Takagi,K.Kaneda,T.Dain, and H.Seto.: "Formation of 4-(cytidine 5'-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol from 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate by 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate cytidylyltransferase, a new enzyme in the nonmevalonate path
Kuzuyama,T.,M.Takagi,K.Kaneda,T.Dain 和 H.Seto.:“从 2-C- 形成 4-(胞苷 5-二磷酸)-2-C-甲基-D-赤藓糖醇
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Kuzuyama,T.,M.Takagi,K.Kaneda,T.Dairi,and H.Seto: "Formation of 4-(cytidine 5'-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol from 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate by 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate cytidylyltransferase, a new enzyme in the nonmevalonate pathw
Kuzuyama,T.,M.Takagi,K.Kaneda,T.Dairi 和 H.Seto:“从 2-C-甲基形成 4-(胞苷 5-二磷酸)-2-C-甲基-D-赤藓糖醇
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Kuzuyama,T.,M.Takagi,K.Kaneda,H.Watanabe,T.Dairi,and H.Seto: "Studies on the nonmevalonate pathway : Conversion of 4-(cytidine 5'-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol to its 2-phospho derivative by 4-(cytidine 5'-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol kinase"Te
Kuzuyama,T.,M.Takagi,K.Kaneda,H.Watanabe,T.Dairi,and H.Seto:“非甲羟戊酸途径的研究:4-(胞苷 5-二磷酸)-2-C-甲基的转化
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Takagi M.,T.Kuzuyama,K.Kaneda,H.Watanabe, and H.Seto.: "Studies on the nonmevalonate pathway:Formation of 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate from 2-phopsho-4-(cytidine 5'-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol"Tetrahedron Lett.. (in press). (2000)
Takagi M.、T.Kuzuyama、K.Kaneda、H.Watanabe 和 H.Seto.:“非甲羟戊酸途径的研究:从 2-phopsho- 形成 2-C-甲基-D-赤藓糖醇 2,4-环二磷酸盐”
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Kuzuyama T.,M.Takagi,S.Takahashi,and H.Seto: "Cloning the characterization of 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase from Streptomyces sp.strain CL190, which uses both the mevalonate and nonmevalonate pathways for isopentenyl diphosphate biosynthesis"J.B
Kuzuyama T.、M.Takagi、S.Takahashi 和 H.Seto:“从链霉菌菌株 CL190 中克隆 1-脱氧-D-木酮糖 5-磷酸合酶的特征,该酶同时使用甲羟戊酸和非甲羟戊酸途径来合成异戊烯
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    489549
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    2023
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    $ 1.47万
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    Operating Grants
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