植物ポリケタイド生合成工学による分子多様性の創出

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薬用植物アロエ(Aloe arborescens)より、申請者がこれまでに単離したペンタケタイドクロモン合成酵素(PCS)やオクタケタイド合成酵素(OKS)のフェニルアラニン等に加えて、新たに222番目のアスパラギンをグリシンに置換することにより、デカケタイドの生成に成功した。さらに活性キャビティーの側壁を構成する204番目のスレオニンをアラニンに変換することで、マロニル縮合数をウンデカケタイドに拡張することに成功した。204番目をさわらず、側壁と底面の角に位置する66番目のフェニルアラニンをロイシンに置換すると、ドデカケタイドが生成し、OKSの縮合数を、8から10、11、12まで拡張することに成功した。これらはいずれも放線菌のI,II型ポリケタイド合成酵素の最小構成単位で生産される産物であり、誠に興味深い。ウコン(Curcuma longa)、チョウセンアサガオ(Datura stramonium)などをはじめとする薬用植物より、CHSとの相同性に基づくPCRクローニングを行い、クルクミンなどジアリルヘプタイド、また、トロピノンなどのアルカロイドといった植物生理活性二次代謝産物の生合成において、さらなる新たな機能を有するIII型PKS酵素が関与する可能性を探索した結果。クルクマよりはクルクミン生合成酵素に関わるとみられる遺伝子群がクローニングされた。これらはジアリルヘプタイドを生成した。中国では抗アルツハイマー薬資源として期待されているトウゲシバ(Huperzias errata)由来のカルコン合成酵素にインドリールアクリルCoAを適用し新しいアルカロイド骨格の創出に成功した。