複雑骨格天然物の生合成に関わる酵素の構造機能解析

参与复杂骨骼天然产物生物合成的酶的结构和功能分析

基本信息

批准号：
15F15332
负责人：
阿部郁朗
金额：
$ 0.83万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ステロイドに匹敵する多様で重要な生物活性を有し、医薬品開発が期待される、メロテルペノイドの生合成マシナリーの精密機能解析と物質生産を主たる目的とした。本研究において、WANG博士は、本研究室で進行中の、バークレージオンなど、新奇で複雑な骨格を有する糸状菌由来生物活性メロテルペノイドの生合成研究に従事した。既に生産菌のドラフトゲノム配列の解析により、候補となる生合成遺伝子クラスターは判明しており、これを麹菌の異種発現系に再構成することにより、その生合成経路を確立し、物質生産系を構築することを目的とした。また、メロテルペノイドの構造多様性創出の鍵となる、特異な反応を触媒する多機能型酸化酵素について、その反応機構と構造機能相関の解明、酵素機能の改変などをめざした。糸状菌メロテルペノイドberkleydioneは、austinolと同一の生合成中間体preaustionoid A1から、異なるKOX反応によって骨格形成されると予想される。Wang博士はberkleydioneからparaherquoninへと至る後期骨格酸化過程の全容解明を目的として、その生合成反応の解明に取り組んだ。paraherquonin生産Penicilliumのゲノムシーケンスを行い、前駆体供給に関わる酵素遺伝子、KOX酵素遺伝子を含む遺伝子クラスターを探索した。その結果、前駆体であるDMOAを合成するポリケタイド合成酵素遺伝子を含む数多くの前駆体供給、骨格形成に関わる酵素遺伝子を発掘した。

本研究的主要目的是对类萜生物合成机制进行精确的功能分析和物质生产，类萜具有与类固醇相当的多样且重要的生物活性，有望用于药物开发。在这项研究中，王博士参与了我们实验室正在进行的来自具有新颖而复杂骨架的丝状真菌（例如Berkeley Dione）的具有生物活性的类萜的生物合成研究。通过对生产菌基因组草图的分析，已经确定了候选生物合成基因簇，并将其重建为米曲霉异源表达系统，建立生物合成途径并开发拟构建的物质生产系统。。我们还旨在阐明催化独特反应的多功能氧化酶的反应机制和结构功能关系，这是创造类萜结构多样性和修饰酶功能的关键。丝状类萜伯克利二酮预计会通过不同的 KOX 反应，由 preaustionoid A1（与 austinol 相同的生物合成中间体）形成骨架。王博士致力于阐明berkleydione到paraherqunin的生物合成反应，旨在阐明后期骨骼氧化的整个过程。我们对产生副角蛋白的青霉菌的基因组进行了测序，并搜索了包含参与前体供应的酶基因和 KOX 酶基因的基因簇。结果，我们发现了许多参与前体供应和骨架形成的酶基因，包括合成前体DMOA的聚酮合酶基因。