生合成遺伝子の異種発現による抗腫瘍性生物活性物質テトラヒドロイソキノリン類の合成

昨年度までの研究では、酵母S. cerevisiaeを宿主としたサフラマイシン合成システムを構築するため、生合成に必要と考えられる合計8個の生合成遺伝子群(sfntA, B, C, D, M_1, M_2, M_3, O_2)のクローニングに成功していた。また、8個の生合成遺伝子を発現させた後、ウエスタンブロッティングによって酵素へ翻訳されていることを確認してきた。今年度の研究では、サフラマイシンに加え、糸状菌Aspergiilus flavusより単離されたditryptophenaline (DTP)の生合成経路に関する研究を行った。DTPはフェニルアラニンおよびトリプトファンが縮合したdiketopiperazineが二量体を形成した特徴的な構造を有する化合物であり、その生合成経路および二量体化反応メカニズムの解明を目的とした実験を行った。その結果、これまでにないシトクロムP450の機能を発見し筆頭著者として論文を発表することに至った。この酵素が、二量体型ペプチド系天然物の生合成に関して重要な役割を果たしていることが明らかとなった。本酵素遺伝子を欠損させることで、それぞれの単量体のペプチド系天然物が単離され、これを基質として二量体化を触媒する酵素であることを突き止めた。また酵母発現系を用いた異種発現により得られたミクロソーム画分を用い、反応機構を詳細に調べたところ、中間体および生成物の化学構造と酵素の相同性検索による機能予測からラジカル種が生成され、これが活性種となり二量体化反応が進行すると推定した。さらに、いくつかのペプチド単量体基質を酵素反応させることで非天然型の二量体を生合成することも確認できた。本酵素を用いた二量体型ペプチド系化合物のライブラリーを構築することも可能となると期待される。

昨年度までの研究では、酵母S. cerevisiaeを宿主としたサフラマイシン合成システムを構築するため、生合成に必要と考えられる合計8個の生合成遺伝子群(sfntA, B, C, D, M_1, M_2, M_3, O_2)のクローニングに成功していた。また、8個の生合成遺伝子を発現させた後、ウエスタンブロッティングによって酵素へ翻訳されていることを確認してきた。今年度の研究では、サフラマイシンに加え、糸状菌Aspergiilus flavusより単離されたditryptophenaline (DTP)の生合成経路に関する研究を行った。DTPはフェニルアラニンおよびトリプトファンが縮合したdiketopiperazineが二量体を形成した特徴的な構造を有する化合物であり、その生合成経路および二量体化反応メカニズムの解明を目的とした実験を行った。その結果、これまでにないシトクロムP450の機能を発見し筆頭著者として論文を発表することに至った。この酵素が、二量体型ペプチド系天然物の生合成に関して重要な役割を果たしていることが明らかとなった。本酵素遺伝子を欠損させることで、それぞれの単量体のペプチド系天然物が単離され、これを基質として二量体化を触媒する酵素であることを突き止めた。また酵母発現系を用いた異種発現により得られたミクロソーム画分を用い、反応機構を詳細に調べたところ、中間体および生成物の化学構造と酵素の相同性検索による機能予測からラジカル種が生成され、これが活性種となり二量体化反応が進行すると推定した。さらに、いくつかのペプチド単量体基質を酵素反応させることで非天然型の二量体を生合成することも確認できた。本酵素を用いた二量体型ペプチド系化合物のライブラリーを構築することも可能となると期待される。