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セスタテルペン合成酵素の合理的機能改変による新規有用天然物の創出

通过二酯萜合酶的合理功能修饰创造新的有用天然产物

基本信息

批准号：
17J09712
负责人：
三橋隆章
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J09712/
关键词：
テルペン合成酵素テルペノイドセスタテルペン合成酵素

项目摘要

本年度においては、特に、糸状菌の一種であるEmericella variecolor NBRC 32302に由来する酵素EvQSを対象に、変異体を作成した。EvQSは、quiannulateneと呼ばれる化合物の合成を担う酵素である。Quiannulateneは、非常に複雑な5-5-5-6-5員環構造を持つセスタテルペンとして知られており、EvQSは、環化反応を触媒することで、直鎖状の化合物であるGFPPから、こうした複雑構造を持つ化合物を作り出すことができる。このような高度な反応がどのように制御されているのかを、変異体の解析を通じ、明らかにしたいと考えた。変異体の作成にあたっては、基質を受け入れるポケットを形成しているアミノ酸残基に変異を加えるという方法を取ることとした。すなわち、酵素内において基質と隣接して存在しているアミノ酸残基に変異を加えることで、酵素内における基質のコンフォメーションに変化を与えることができ、酵素が触媒する環化反応のパターンを変化させることができるのではないかと考えた。また、酵素内において基質と隣接しているアミノ酸残基を予測するにあたっては、EvQSおよびその他の既知セスタテルペン合成酵素の３次元構造について、ホモロジーモデリング法によるモデル作成を行い、このモデルに基づき基質を受け入れるポケットを形成しているアミノ酸残基を予測した。更に、それらアミノ酸残基の内、異なる環化パターンを示す酵素間で異なるものについて重点的に変異を導入し、活性の検討に取り組んでいる。また、こうした実験的手法に加え、EvQSが触媒する酵素反応の詳細なメカニズムについて、計算化学の手法を用いた検討もおこなっている。

This year's においては, special に, 縸縸-shaped bacteria のであるEmericella variecolor NBRC 32302 に origin する enzyme EvQS を対 resemble に, 変 variant をした. EvQSは, quiannulatene and compound compound synthesis and enzyme enzyme. Quiannulatene は、Very にFU雑な5-5-5-6-5 member ring structure をhold つセスタテルペンとして知られており、EvQSは, cycloreaction catalyst することで, straight-locked compound GFPP から, こうした Complex structure をhold つ compound を出すことができる.このような高な Reflection がどのようにcontrol されているのかを, 変variant のanalytic を通じ, 明らかにしたいと考えた.変variant の成にあたっては, matrix をReceived れるポケットを成しThe ているアミノ acid residue に変isoをadds the えるという method and takes the ることとした.すなわち、Enzyme internal において matrix と adjacent して presence しているアミノThe acid residue is the same as the acid residue, and the enzyme is the same as the base of the enzyme.メーションに変化を and えることができ, enzyme catalytic cyclization reaction応のパターンを変化させることができるのではないかと卡えた.また、The において matrix in the enzyme and the adjacent しているアミノacid residue をpredicted するにあたっては, EvQS およびその他の知セスタテルペンsynthetic enzyme の３dimensional structureを行い、このモデルにThe base is the base of the base and the base is the base of the acid residue. The differences between enzymes are shown in the に, それらアミノ acid residues, and isoなるcyclized パターンをThe key points of the なるものについて are the に変different を introduction し and the active の検question にtaking りgroup んでいる.また、こうした実験's techniqueに加え、EvQSがcatalystするenzyme reactionのDetailsなメカニズムについて、Computational chemistry technique を用いた検もおこなっている.