非タンパク性アミノ酸を創出する微生物酵素の巧みな触媒機構の探究

探索产生非蛋白质氨基酸的微生物酶的复杂催化机制

基本信息

批准号：
22K05412
负责人：
丸山千登勢
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Fukui Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05412/
关键词：
非タンパク性アミノ酸二次代謝生合成

项目摘要

ペプチド系化合物は、有用な生理活性を示すだけでなく、その化学構造に産業上重要な非タンパク性アミノ酸（NPAA）を含むことも特徴の一つである。放線菌は、有機合成が難しいNPAAを驚くほど巧みに創り出している。その生合成機構を解明することは、「産業上の重要性」だけでなく、酵素反応機構を解き明かす生合成研究の醍醐味でもある。放線菌が生産する抗生物質resormycin（RM）は、特徴的な３つのNPAAから成るトリペプチド化合物である。これらのNPAAは、医薬品の合成中間体原料として重要であり、またNAPPを生合成する酵素は、臨床診断用酵素としても応用利用が期待できる。さらにNPAAの最大の魅力は、その化学構造と物性に起因するユニークな生理活性であり、また合成化学における重要な中間原料としての役割も大きい。NPAAを活用したペプチド創薬は、構造多様性を与えるだけでなく、プロテアーゼによる分解を阻害するなどの知見から、今後さらにNPAAの需要が拡大すると考えられる。またNPAA生合成酵素は、基質アミノ酸に特異的な反応を触媒することから、様々な疾病に起因する血中アミノ酸濃度変化を迅速測定するための臨床検査への応用が期待される。そこで申請者らは、NPAAの新たな探索資源および臨床上有用なアミノ酸修飾酵素の探索資源として、微生物が生産するペプチド系二次代謝産物の多様性に着目した。昨年度までの研究課題（基盤研究C19K05776）の研究成果から、RMが有するジアミノアミノ酸が、これまでに知られるピルビン酸や2-オキソグルタル酸などのケト酸を出発物質とするジアミノアミノ酸の生合成経路とは全く異なるメカニズムで生合成されることを見出した。そこで本研究課題では、RM生合成機構の全容を解明し、その中でも特にNPAA生合成酵素を応用利用するための基盤技術を確立する。

基于肽的化合物不仅表现出有用的生理活性，而且其化学结构中还含有工业上重要的非蛋白质氨基酸（NPAA）。令人惊讶的是，放线菌能够制造 NPAA，而 NPAA 很难有机合成。阐明生物合成机制不仅具有“工业重要性”，而且是生物合成研究的真正乐趣所在，其中涉及阐明酶促反应机制。利索尔霉素 (RM) 是一种由放线菌产生的抗生素，是一种由三种特征性 NPAA 组成的三肽化合物。这些NPAA作为医药品的合成中间体原料非常重要，生物合成NAPP的酶也有望作为临床诊断用酶使用。此外，NPAA最大的吸引力在于其化学结构和物理性质所带来的独特生理活性，并且作为合成化学中重要的中间原料也发挥着重要作用。利用NPAA进行肽药物发现不仅可以提供结构多样性，而且可以抑制蛋白酶的降解，因此未来对NPAA的需求预计将进一步扩大。此外，由于NPAA生物合成酶催化底物氨基酸的特异性反应，因此有望应用于临床测试，以快速测量各种疾病引起的血液氨基酸浓度的变化。因此，申请人关注微生物产生的基于肽的次级代谢产物的多样性，作为寻找NPAA和临床有用的氨基酸修饰酶的新资源。从截至去年的研究项目（科学研究补助金C19K05776）的研究结果来看，RM所拥有的二氨基酸与之前已知的利用酮的二氨基酸生物合成途径有关。我们发现它们是通过完全不同的机制生物合成的。因此，在本研究项目中，我们将阐明RM生物合成的整个机制，特别是建立NPAA生物合成酶的应用基础技术。