Studies on mining of novel enzymes functioning in secondary metabolite biosynthesis in Streptomyces and their molecular mechanism.

链霉菌次级代谢产物生物合成新型酶的挖掘及其分子机制研究。

• 批准号: 22H00355
• 负责人: 西山 真
• 金额: $ 27.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00355/
• 关键词: アミノ基キャリアタンパク質; 放線菌; 二次代謝産物生合成; 反応機構; 構造生物学; アミノキャリアタンパク質; 結晶構造解析

放線菌が生産するVazabitide Aの生合成において最も重要な反応の1つはアジリジン環の形成反応である。我々は、機能未知タンパク質Vzb10/Vzb11複合体がN-acetyl-sulfo DADHを基質として、アジリジン環を含むN-acetyl aziridolineと命名した新規アミノ酸を生成することを突き止めた。X線結晶構造解析によりVzb10/11複合体のホモログタンパク質の構造並びに基質結合型構造を決定した結果、基質のアジリジン環を構成するアミノ基の窒素とC5炭素、C6炭素およびスルホ基を構成する酸素原子が同一平面上に位置し、SN2様反応により、硫酸基の脱離を伴って、アジリジンが生成することが明らかになった。Vazabitide AとFicellomycinは構造類似化合物だが、両者の化学構造はアザビシクロ環含有アミノ酸の５位、及び６位の立体化学が互いに異なることが明らかになった。Ficellomycinの生合成に関わり6位のアミノ基の立体を決定するアミノ基転移酵素について結晶化などを通して、sulfo DADHの糖部分が180度回転して結合することにより、6位の立体化学の違いを生み出すことを明らかにした。一方、N-N結合を持つユニットを結合したユニークな構造を持つs56-p1のN-N結合形成を担うと推測されるSpb40のCupinドメインの結晶化に成功した。また、AmCPを含む幾つかの遺伝子クラスターについては、転写因子を高発現することで産生される新規化合物の化学構造並びに生合成機構を解明しつつある。抗菌物質として知られるMaleimycinがAmCPを介して生合成されること、そしてその過程に新規な反応が関わっていることが示唆されている。その生合成過程にAHXOと名付けた新規アミノ酸が関わることが明らかになった。

The most important reaction in the production of Vazabitide A by radioactive bacteria is the formation of a ring. Vzb10/Vzb11 complex with N-acetyl-sulfo DADH as matrix, N-acetyl aziridine as ring, and N-acetyl-sulfo DADH as ring. X-ray crystal structure analysis of Vzb10/11 complex determined the structure and matrix bonding structure of the Vzb10/11 complex, the structure of the matrix ring, the composition of the base, the C5 carbon, the C6 carbon, and the base, the position of the acid atom on the same plane, the SN2 anti-rotation, the separation of the sulfuric acid group, and the formation of the base. Vazabitide A and Ficellomycin are structurally similar compounds. The chemical structure of the compound is different from that of the compound containing the stereochemistry of the 5-and 6-positions of the acid. The synthesis of Ficellomycin is related to the stereochemistry of the 6-position amino group. The enzyme of base shift is crystallized. The sugar moiety of sulfo DADH is 180 degrees rotated. The stereochemistry of the 6-position amino group is determined. The formation of N-N bond in the structure of Spb40 was predicted to be successful. The chemical structure and biosynthetic mechanism of new compounds are explained in detail. Antibacterial substances such as Maleimycin and AmCP are synthesized in the presence of new chemicals. A new method of synthesis is proposed.

项目成果

放線菌Streptomyces lydicus ATCC 25470におけるアミノ基キャリアタンパク質を介して生産される新規二次代謝産物とその生合成に関する研究

利迪链霉菌 ATCC 25470 氨基载体蛋白产生的新型次级代谢产物及其生物合成研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 林勇太;曽根祐輔;吉田彩子;古園さおり;西山真
• 通讯作者: 西山真

放線菌においてAmCPを介して生産される新規天然化合物の探索と同定

放线菌中 AmCP 产生的新型天然化合物的搜索和鉴定

• 发表时间: 2023
• 作者: 宮永寛哉;曽根祐輔;古園さおり;西山真
• 通讯作者: 西山真

Mechanisms of Sugar Aminotransferase-like Enzymes to Synthesize Stereoisomers of Non-proteinogenic Amino Acids in Natural Product Biosynthesis

• DOI: 10.1021/acschembio.2c00823
• 发表时间: 2023-01-20
• 期刊: ACS CHEMICAL BIOLOGY
• 影响因子: 4
• 作者: Kurosawa，Sumire;Okamura，Hironori;Nishiyama，Makoto
• 通讯作者: Nishiyama，Makoto