植物ポリケタイド生合成工学による分子多様性の創出

通过植物聚酮化合物生物合成工程创造分子多样性

基本信息

批准号：
19310145
负责人：
野口博司
金额：
$ 12.23万
依托单位：
University of Shizuoka
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19310145/
关键词：
chalcone synthas Hopene synthase polyketide squalene Rheum palmatum aloesone flavoncid chalcone synthase flavonoid

项目摘要

薬用植物アロエ(Aloe arborescens)より、申請者がこれまでに単離したペンタケタイドクロモン合成酵素(PCS)やオクタケタイド合成酵素(OKS)のフェニルアラニン等に加えて、新たに222番目のアスパラギンをグリシンに置換することにより、デカケタイドの生成に成功した。さらに活性キャビティーの側壁を構成する204番目のスレオニンをアラニンに変換することで、マロニル縮合数をウンデカケタイドに拡張することに成功した。204番目をさわらず、側壁と底面の角に位置する66番目のフェニルアラニンをロイシンに置換すると、ドデカケタイドが生成し、OKSの縮合数を、8から10、11、12まで拡張することに成功した。これらはいずれも放線菌のI,II型ポリケタイド合成酵素の最小構成単位で生産される産物であり、誠に興味深い。ウコン(Curcuma longa)、チョウセンアサガオ(Datura stramonium)などをはじめとする薬用植物より、CHSとの相同性に基づくPCRクローニングを行い、クルクミンなどジアリルヘプタイド、また、トロピノンなどのアルカロイドといった植物生理活性二次代謝産物の生合成において、さらなる新たな機能を有するIII型PKS酵素が関与する可能性を探索した結果。クルクマよりはクルクミン生合成酵素に関わるとみられる遺伝子群がクローニングされた。これらはジアリルヘプタイドを生成した。中国では抗アルツハイマー薬資源として期待されているトウゲシバ(Huperzias errata)由来のカルコン合成酵素にインドリールアクリルCoAを適用し新しいアルカロイド骨格の創出に成功した。

除申请人从药用植物木立芦荟中分离得到的五酮色酮合酶（PCS）和八酮肽合酶（OKS）的苯丙氨酸外，还通过新将第222位天冬酰胺转化为甘氨酸，成功生产了十酮肽。此外，通过将构成活性腔侧壁的第204位苏氨酸转化为丙氨酸，他们成功地将丙二酰缩合数扩大为十进制。通过在不接触第204位的情况下用亮氨酸取代位于侧壁和底面拐角处的第66位苯丙氨酸，生成了十二肽，并且成功地将OKS的缩合数从8扩展到10、11和12。这些都是由放线菌I型和II型聚酮合酶的最小组成单元产生的产物，因此非常有趣。基于与姜黄（Curcuma longa）和曼陀罗（Datura stramium）等药用植物的CHS同源性进行PCR克隆，分离出姜黄素等二烯丙基肽和托品酮等生物碱等植物生理活性化合物。研究具有新功能的III型PKS酶参与次级代谢产物生物合成的可能性。一组似乎与姜黄素生物合成酶有关的基因已从姜黄中克隆出来。这些产生二烯丙基肽。在中国，我们通过将吲哚基丙烯酸辅酶A应用于蛇足石杉的查尔酮合酶，成功构建了新的生物碱骨架，有望成为抗阿尔茨海默病药物的资源。