世界初IDP型酵素の存在意義と構造形成機構の解明

立体構造を形成しないIDPとして特に研究が進んでいる蛋白質は，高等生物シグナル伝達系や転写翻訳系に多く含まれ，他の蛋白質との相互作用時に過渡的部分構造形成をおこなうものも多い。一方で，ポリペプチド鎖の大部分がIDPで構成される酵素はこれまで報告が無い。天然に存在するポリエーテル化合物は，多様かつ強力な生物活性を示し，産業応用や細胞生物学への利用が多く見られる。これらのポリエーテル化合物は、テトラヒドロフラン環やテトラヒドロピラン環が多くの不斉点を介し連結されており，構造多様性はエーテル環の数や順序，大きさが決定している。ポリエーテル骨格の構築機構は，鎖状ポリオレフィン前駆体がエポキシ化され，引き続き位置選択的なエポキシド開環反応によりポリエーテル骨格が連鎖的に構築される。私達は，monensin生合成をモデルケースとしてポリエーテル骨格構築機構の解明に取り組んできた。Monensinの場合，その骨格を構築するために3 回の5-exo 酵素環化反応が必要である。これまでポリエーテル天然物生合成経路に存在するエポキシド開環エーテル環化酵素はIDP型の酵素であることを提唱し，構造形成機構や存在意義の解析を進めてきた。結晶構造解析，1H-15N HSQC (NMR), CD, DSC, Native-MSを組み合せ，モネンシン生合成経路中に存在する蛋白質のうち，１つは酵素活性を持たず，もう一方の構造形成を補助するシャペロン様分子であることを示すことができた。一般的にポリエーテル環化反応進行のためには，長大な基質を収納するポケットが必要であり，また，環化反応をうける基質のエポキシドおよび水酸基周辺の構造変化に対応できる柔軟な活性部位が必要である。我々のペア型酵素仮説を使用すると，酵素がこういった課題を解決するために採用している戦略を説明できる。

立体構造を形成しないIDPとして特に研究が進んでいる蛋白質は，高等生物シグナル伝達系や転写翻訳系に多く含まれ，他の蛋白質との相互作用時に過渡的部分構造形成をおこなうものも多い。一方で，ポリペプチド鎖の大部分がIDPで構成される酵素はこれまで報告が無い。天然に存在するポリエーテル化合物は，多様かつ強力な生物活性を示し，産業応用や細胞生物学への利用が多く見られる。これらのポリエーテル化合物は、テトラヒドロフラン環やテトラヒドロピラン環が多くの不斉点を介し連結されており，構造多様性はエーテル環の数や順序，大きさが決定している。ポリエーテル骨格の構築機構は，鎖状ポリオレフィン前駆体がエポキシ化され，引き続き位置選択的なエポキシド開環反応によりポリエーテル骨格が連鎖的に構築される。私達は，monensin生合成をモデルケースとしてポリエーテル骨格構築機構の解明に取り組んできた。Monensinの場合，その骨格を構築するために3 回の5-exo 酵素環化反応が必要である。これまでポリエーテル天然物生合成経路に存在するエポキシド開環エーテル環化酵素はIDP型の酵素であることを提唱し，構造形成機構や存在意義の解析を進めてきた。結晶構造解析，1H-15N HSQC (NMR), CD, DSC, Native-MSを組み合せ，モネンシン生合成経路中に存在する蛋白質のうち，１つは酵素活性を持たず，もう一方の構造形成を補助するシャペロン様分子であることを示すことができた。一般的にポリエーテル環化反応進行のためには，長大な基質を収納するポケットが必要であり，また，環化反応をうける基質のエポキシドおよび水酸基周辺の構造変化に対応できる柔軟な活性部位が必要である。我々のペア型酵素仮説を使用すると，酵素がこういった課題を解決するために採用している戦略を説明できる。