放線菌の生産する窒素を含む多環性化合物群の生合成研究

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本研究では窒素を含む多環性化合物であるベンザスタチン (BS) 類とイミニマイシンを題材にそれら生合成経路を解明することにより新規な生合成酵素反応の発見ならびに詳細な触媒機構の解明に取り組んだ。ベンザスタチン類 (BS) 類生合成研究では前年度に引き続き、BS類生合成においてゲラニル二リン酸 (GPP) のC6位をメチル化するメチル基転移酵素BezAとニトレンを介した環化反応を触媒するシトクロムP450 BezEのX線結晶構造解析に取り組んだ。その結果、BezAに関しては基質ポケットに2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid (HEPES) のみ、もしくはHEPESとS-アデノシルホモシステイン (SAH) が結合した構造、BezEに関しては、ホモログ酵素 (LwBezE; 配列相同性89%) の基質ポケットに7-hydroxyl benzastatin Jが結合した構造を解明することに成功した。さらに、得られた構造を基に触媒反応に重要であるアミノ酸残基を予想し、それらを他のアミノ酸残基に置換した変異体の酵素活性を測定することにより、両酵素の触媒反応に重要であるアミノ酸を同定した。その結果、BezAとBezEの詳細な反応機構を提唱することができた。イミニマイシン類生合成研究では、前年度までに構造決定ができていなかった推定中間体の部分骨格の決定に成功した。これまでに得られた推定中間体の構造を元に推定生合成経路を提唱した。しかし、組換え酵素を用いた個別の生合成反応の解析は難航しており、さらなる条件検討が必要であると考えられる。