Toward engineered biosynthesis of drugs in human cells

致力于在人体细胞中进行药物生物合成

基本信息

批准号：
22K19158
负责人：
渡辺賢二
金额：
$ 3.99万
依托单位：
University of Shizuoka
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

Aspergillus fumigatusが産生するfumagillin (1)はmethionine aminopeptidase 2（MetAP2）を選択的に阻害することで血管内皮細胞の増殖を阻害する極めて強力な血管新生阻害剤である。1の生合成酵素の一つであるFma-P450は、同エポキシ環の形成を担う酸化酵素であり、多段階の酸化反応を経てβ-trans-bergamotene (2)をdehydro-demethoxyfumagillol (3)へと変換する。さらに3は還元酵素であるFma-KRによってdemethoxyfumagillol (4)へ変換されるが、fma-TC及びfma-P450を異種発現させたSaccharomyces cerevisiaeでは、3は宿主の内在性還元酵素によって5-epi-demethoxyfumagillol (5)へ変換される。また、4はA. fumigatus A1159のfma-C6H欠損株から単離した6-demethoxyfumagillin(6)をNaOHで加水分解することも単離することが可能である。Cell counting WST-8を用いた細胞毒性試験では、4で48時間処理したヒト子宮頸がん細胞HeLaでは増殖抑制効果が認められた。また、2はHeLa細胞に対して毒性はなく、それに対し5は濃度依存的にHeLa細胞の増殖を抑制した。すなわち、Fma-P450は無毒の化合物2を細胞増殖抑制効果を有するfumagillol前駆体へと変換するための重要な酵素である。加えて我々の研究グループは世界に先駆けてFumagillinの生合成機構を解明し、fumagillin関連の遺伝子や標品など研究室保有のツールが充実していたこともあり、我々はヒトの細胞に導入する天然物生合成遺伝子をfma-P450とした。

由烟曲霉产生的烟曲霉素 (1) 是一种极其有效的血管生成抑制剂，可通过选择性抑制蛋氨酸氨基肽酶 2 (MetAP2) 来抑制血管内皮细胞的增殖。 Fma-P450 是 1 的生物合成酶之一，是一种负责形成环氧环的氧化酶，并通过多步氧化反应将 β-反式香柠檬烯 (2) 转化为脱氢-脱甲氧基烟曲霉醇 (3)。。此外，3通过还原酶Fma-KR转化为去甲氧基烟曲霉醇(4)，但在fma-TC和fma-P450异源表达的酿酒酵母中，3被转化为5-epi-转化为去甲氧基烟曲霉醇(5)。此外，还可以通过用NaOH水解从烟曲霉A1159的fma-C6H缺陷菌株分离的6-去甲氧基夫马洁林(6)来分离4。在使用细胞计数WST-8的细胞毒性测试中，在用4处理48小时的人宫颈癌细胞HeLa中观察到生长抑制作用。此外，2对HeLa细胞没有毒性，而5则以浓度依赖性方式抑制HeLa细胞的增殖。也就是说，Fma-P450是将无毒的化合物2转化为烟曲霉醇前体的重要酶，其具有细胞抑制作用。另外，我们课题组在全球率先阐明了夫马洁林的生物合成机制，并且由于我们实验室拥有丰富的工具，包括夫马洁林相关基因和制剂，所以我们能够将夫马洁林引入人体细胞中。天然产物生物合成基因被命名为fma-P450。