ゲノム研究基軸放線菌における抗生物質生合成鍵酵素の構造予測と機能解析

放线菌抗生素生物合成关键酶的结构预测和功能分析

• 批准号: 15013216
• 负责人: 市瀬 浩志
• 金额: $ 2.75万
• 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 on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15013216/
• 关键词: ゲノムシークエンス; 抗生物質; 生合成遺伝子; 放線菌

(研究目標)ゲノム研究基軸放線菌Streptomyces coelicolor A3(2)の生産する抗生物質に注目し,その生合成鍵酵素タンパクに関してその構造及び機能についてタンパクモデリング・酵素化学的観点から解析し、ゲノム中での二次代謝関連遺伝子機能の分子進化的位置付けを解明する。(今年度の研究成果)ACT生合成に関与する立体化学制御タンパク(RED1)遺伝子としてactVI-ORF1遺伝子、並びにACTとは逆の立体配置を有するBIQ系抗生物質グラナティシン(GRA)の生合成に関与する立体化学制御タンパク(RED2)遺伝子として,gra-ORF6に注目し、両遺伝子産物の基質認識機構及び3次元構造を探るべく、両還元酵素の3次元構造をホモロジーモデリング法により予測した。RED1はヒト由来3-ヒドロキシアシルCoAデヒドロゲナーゼRED2は真菌由来のヒドロキシナフタレン還元酵素をそれぞれ鋳型とする有意な3次元構造モデルを得ることができたが、両者の3次元構造に有意な相同性は見出されなかった。一方、モデリング結果からは両酵素の活性発現に必須と予想されるアミノ酸残基が見出されたので、反応機構の詳細を探るべく化学的に不安定な基質に代わるアナログ基質類を合成し、これらを用い各酵素の大腸菌由来の組換えタンパクによる生化学的解析を行ったところRED1還元活性活性検出に成功した。また、比較ゲノム研究の一環として同種の立体化学制御に関与すると推定される遺伝子med-12をメダマイシン生産菌Streptomcyces sp. AM-7161株よクローニングすることにも成功した。

(Research objective)ゲノム to study Streptomyces coelicolor A3 (2) の production す る に attention し antibiotic substances, そ の biosynthesis key enzyme タ ン パ ク に masato し て そ の structure and function of び に つ い て タ ン パ ク モ デ リ ン グ, enzyme chemistry point of 観 か ら analytical し, ゲ ノ ム in で の secondary metabolic masato even heritage 伝 the position of the sub function の molecular evolution pay け を interpret す る. (our の research) ACT biosynthesis に masato and す る three-dimensional system royal タ ン パ ク (RED1) posthumous son 伝 と し て actVI - traces of ORF1 伝, and び に ACT と は inverse の stereo configuration を す る BIQ of antibiotic substances グ ラ ナ テ ィ シ ン (GRA) の biosynthesis に masato and す る three-dimensional system royal タ ン パ ク (RED2) Posthumous son 伝 と し て, gra - ORF6 に attention し, struck but the latter's 伝 の institutions and び 3 dimensional structure matrix を agent る べ く, struck is の three yuan yuan enzyme structure を ホ モ ロ ジ ー モ デ リ ン グ method に よ り be し た. RED1 は ヒ ト origin 3 - ヒ ド ロ キ シ ア シ ル CoA デ ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ RED2 は fungal origin の ヒ ド ロ キ シ ナ フ タ レ ン also yuan enzyme を そ れ ぞ れ type where と す る intentionally な three yuan structure モ デ ル を have る こ と が で き た が, struck の three yuan structure に intentionally な phase out gay は さ れ な か っ た. Party, モ デ リ ン グ results か ら は の struck enzyme activity 発 に must now と to think さ れ る ア ミ ノ acid residues が shows さ れ た の で detailed を agent, anti 応 の る べ く chemical に unrest に な matrix generation わ る ア ナ ロ グ matrix class を synthetic し, こ れ ら を with い origin の の coliform group in the enzyme え タ ン パ ク に よ る line of biochemistry analytic を っ た と Youdaoplaceholder2 ろRED1 reduced-activity 検 out に successful た た. ま た, comparative ゲ ノ ム study one part の と し て same の three-dimensional system royal に masato and す る と presumption さ れ る posthumous son 伝 med - 12 を メ ダ マ イ シ ン producing bacteria Streptomcyces sp. J AM - 7161 strains よ ク ロ ー ニ ン グ す る こ と に も successful し た.

项目成果

Koji Ichinose, Makoto Ozawa, Keiko Itou, Kanako Kunieda, Yutaka Ebizuka: "Cloning, sequencing and heterologous expression of the medermycin biosynthetic gene cluster of Streptomyces sp. AM-7161: towards comparative analysis of the benzoisochromanequinone

Koji Ichinose、Makoto Ozawa、Keiko Itou、Kanako Kunieda、Yutaka Ebizuka：“链霉菌 AM-7161 的麦德霉素生物合成基因簇的克隆、测序和异源表达：对苯并异色苯醌的比较分析

Makoto Ozawa et al., Koji Ichinose: "Structure and biosynthetic implication of (S)-NHAB, a novel shunt product, from a disruptant of the actVI-ORFA gene for actinorhodin biosynthesis in Streptomyces coeliclor A3 (2)"Tetrahedron. 59. 8793-8798 (2003)

Makoto Ozawa 等人，Koji Ichinose：“(S)-NHAB 的结构和生物合成意义，它是一种新型分流产物，来自天蓝色链霉菌 A3 (2) 中用于放线菌素生物合成的 actVI-ORFA 基因的破坏体”四面体。