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

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(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。