炭素五員環含有型抗生物質パクタマイシンの生合成機構解明

パクタマイシン生合成遺伝子クラスター中には機能未知の酵素遺伝子が複数存在している。一昨年度までにピリドキサール 5'-リン酸 (PLP) 依存型酵素であるPctVが一次代謝産物である3-デヒドロシキミ酸から二次代謝産物である3-アミノ安息香酸への変換を担う酵素であること、および、PLP依存型酵素であるPctCが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD) 依存型脱水素酵素PctPと共同して、N-アセチル-D-グルコサミンのグリコシドの糖部位の3位の水酸基をアミノ基へと変換する機能を有することを明らかにしている。昨年度は、未解明な部分が多いパクタマイシンの生合成経路を明らかにするために、PctPとPctCによるアミノ基導入反応の基質特異性を調べた。PctPの基質として、N-アセチル-D-グルコサミニル-3-アミノアセトフェノン (GlcNAc-AAP) などのアニリン類縁体のN-グリコシドや、アニリン類縁体と縮合する前の糖ヌクレオチドが考えられる。また、糖部位がメチル化などの修飾を受けたN-グリコシドも基質となり得る。そこで、種々のN-グリコシドや糖ヌクレオチドがPctPによって酸化されるかどうかを調べた。その結果、GlcNAc-AAPを基質とした場合に、効率よく酸化反応が進行することが明らかとなった。これにより、パクタマイシンの生合成において、まずは糖転移反応によりN-グリコシドが生成し、続いて糖部位の他の部位が修飾されるよりも前に3位の水酸基がアミノ基へと変換されることが強く示唆された。

パクタマイシン生合成遺伝子クラスター中には機能未知の酵素遺伝子が複数存在している。一昨年度までにピリドキサール 5'-リン酸 (PLP) 依存型酵素であるPctVが一次代謝産物である3-デヒドロシキミ酸から二次代謝産物である3-アミノ安息香酸への変換を担う酵素であること、および、PLP依存型酵素であるPctCが、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD) 依存型脱水素酵素PctPと共同して、N-アセチル-D-グルコサミンのグリコシドの糖部位の3位の水酸基をアミノ基へと変換する機能を有することを明らかにしている。昨年度は、未解明な部分が多いパクタマイシンの生合成経路を明らかにするために、PctPとPctCによるアミノ基導入反応の基質特異性を調べた。PctPの基質として、N-アセチル-D-グルコサミニル-3-アミノアセトフェノン (GlcNAc-AAP) などのアニリン類縁体のN-グリコシドや、アニリン類縁体と縮合する前の糖ヌクレオチドが考えられる。また、糖部位がメチル化などの修飾を受けたN-グリコシドも基質となり得る。そこで、種々のN-グリコシドや糖ヌクレオチドがPctPによって酸化されるかどうかを調べた。その結果、GlcNAc-AAPを基質とした場合に、効率よく酸化反応が進行することが明らかとなった。これにより、パクタマイシンの生合成において、まずは糖転移反応によりN-グリコシドが生成し、続いて糖部位の他の部位が修飾されるよりも前に3位の水酸基がアミノ基へと変換されることが強く示唆された。