新規テルペン環化酵素の微生物ゲノムからの発掘

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本研究では、ゲノム解析から見出された推定のテルペン環化酵素の機能解析を行い、新規環状骨格を形成する環化酵素の発見につなげることを目的としている。本年度において、すでにクローニングと大腸菌における発現を達成している結核菌Mycobacterium tuberculosis由来の推定環化酵素について研究を進めた。基質はゲラニルゲラニル2リン酸であることが判明していたが、生成物の構造は確定していなかった。そこで、単離・精製し、MS及びNMRによって構造解析したところ、今までに見出されていないハリマン骨格のジテルペン(二リン酸体)であることが解った。他のミコバクテリア属にも新規テルペンが存在するのではないかと予想し、Mycobacterium smegmatisの炭化水素成分のGC-MS分析を行ってみた。その結果、新規物質の可能性がある2種類の脂質を見出すことができた。大量培養後、各種クロマトグラフィーによって単離・精製した。MS及びNMRによって構造解析したところ、両者ともC_<35>の単環性の炭化水素であることが判明した。構造からヘプタプレニル二リン酸の二リン酸脱離から開始する環化反応によって生合成されることが推測される。我々の知る限り、このようなC_<35>テルペン類の報告はなく、天然物として初めての例ではないかと考えている。スクアレン環化酵素の研究も同時に進めた。変異型酵素を機能解析し、反応最終段階の脱プロトン化の触媒機構について新たな知見を得ることができた。また、原核生物のスクアレン環化酵素を真核生物由来トリテルペン環化酵素型(Gly600欠損型酵素)の基質特異性へ改変することに成功した。