インドロカルバゾール生合成機構の解明および新規類縁体のコンビナトリアル生合成

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本研究は、微生物が生産する抗癌活性を有するビスインドール化合物に注目し、一つ目に、ビスインドール化合物生合成酵素のX線結晶構造に基づいたアミノ酸置換による新たな酵素機能の開発を目的とし、二つ目に、改変酵素を用いたビスインドール新規類縁体のコンビナトリアル生合成による環境負荷に配慮した生産法の確立を目的としている。これまでに、ビスインドール化合物の詳細な生合成機構を解明するために、スタウロスポリン生合成酵素StaPとビオラセイン生合成酵素VioEのX線結晶構造を明らかにし、StaPとVioEが担う詳細な反応機構を明らかにしている。一方で、明らかになったStaPとVioE反応機構から、アミノ酸置換により、それぞれの酵素反応を改変することは困難であることも示唆された。そこで本年度は、RebCのX線結晶構造に基づき、新たにスタウロスポリン生合成酵素StaCのアミノ酸置換を行い、in vitroでStaC酵素反応を改変することに成功した。StaCはStaPと協調してクロモピロリン酸からK252cを合成するモノオキシゲナーゼホモログである。本酵素の反応機構は未解明な部分が多いが、RebCのX線結晶構造中で基質ポケットを構成する二か所のアミノ酸残基をStaCに導入したところ、RebC型の活性と共に、抗癌剤として臨床開発試験中であるUCN-01の基本骨格である7-hydroxy-K252cを酵素的に生成することを見出した。UCN-01の有効な培養生産法はこれまでになかったことから、本改変StaC酵素を用いることで培養生産が改善出来る可能性が見出された。また、更にインドロカルバゾール化合物の骨格構造の多様性に貢献できると考えられる。