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

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。

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。