| 研究課題名 | 植物二次代謝産物の分子多様性を創出するIII型ポリケタイド合成酵素の構造機能解析 |
| レコードタイプ | 研究実績報告 |
| 報告年度 | 2005 |
| 研究期間 | 2004-2005 |
| 研究課題番号 | 16510164 |
| 研究代表者 | 阿部 郁朗 (アベ イクロウ) 静岡県立大学・薬学部・講師 |
| 研究代表者番号 | 40305496 |
| 研究機関 | 静岡県立大学 研究機関番号：23803 |
| 研究種目 | 基盤研究(C) 研究種目コード：320 |
| 審査区分 | 一般 区分コード：03 |
| 研究分野[3] | 生物分子科学 研究分野コード：2401 |
| キーワード | 植物ポリケタイド合成酵素 / カルコン合成酵素 / III型ポリケタイド合成酵素 / 構造機能解析 / 酵素機能改変 / 二次代謝 / 生理活性物質 / 非天然型天然物 |
| 研究概要 | 薬用植物キダチアロエ(Aloe arborescens)より得た、オクタケタイド及びペンタケタイドの骨格を構築する新規III型ポリケタイド合成酵素(PKS)におけるポリケタイド鎖長制御機構を解明した。アミノ酸レベルで互いに90%の相同性を示すオクタケタイド合成酵素(OKS)とペンタケタイドクロモン合成酵素(PCS)は、8分子あるいは5分子のマロニルCoAを基質として、SEK4b及び5,7-dihydroxy-2-methylchromoneをそれぞれ主生成物とする。活性部位キャビティを構成するThr197が、OKSではGlyに、一方、PCSにおいてはMetに特徴的に置換されていることに着目し、このアミノ酸残基に部位特異的変異を導入することにより、酵素機能に及ぼす効果を検討した。まず、ペンタケタイドを生成するPCSについて、Met197をOKSと同じくGlyで置換したところ、このM197G点変異酵素がSEK4bを生成することを見出した。即ち、驚くべきことに、単一アミノ酸残基の置換によって、PCSからOKSへの酵素機能の変換がなされたことになる。一方、逆に、OKSにG197M点変異を導入した場合、オクタケタイド生成能が完全に消失して、代わりに新規ペンタケタイド2,7-dihydroxy-5-methylchromoneが生成した。また、G197Tではヘキサケタイド6-(2,4-dihydroxy-6-methylphenyl)-4-hydroxy-2-pyroneの生成が、さらに、G197Aではヘプタケタイドaloesoneの生成が認められた。この結果、活性部位キャビティを構成する単一アミノ酸残基の置換によって、しかもその側鎖の立体的な大きさに単純に依存して、マロニルCoA縮合数と生成物特異性が決定されることが明らかになった。 |
| 発表文献 | I.Abe*, S.Oguro, Y.Utsumi, Y.Sano, H.Noguchi：
"ngineered Biosynthesis of Plant Polyketides: Chain Length Control in n Octaketide-Producing Plant Type III Polyketide Synthase"
J.Am.Chem.Soc. 127.
12709-12716
(2005)
I.Abe*, T.Watanabe, H.Morita, T.Kohno, H.Noguchi： "Engineered Biosynthesis of Plant Polyketides: Manipulation of Chalcone Svnthase" Org.Lett. 8. 499-502 (2006) LAW, T.Watanabe, W.Lou, H.Noguchi： "Active Site Residues Governing Substrate Selectivity and Polvketide Chain Length in Aloesone Synthase" FEBS J. 273. 208-218 (2006) I.Abe*, T.Watanabe, H.Noguchi： "Chalcone Synthase Superfamily of Type III Polyketide Svnthases from Rhubarb (Rheum nalmatum)" Proc.Japan Acad., Ser.B. 81. 434-440 (2005) H.Tanaka, H.Noguchi, I.Abe*： "Enzymatic Formation of Indole-Containing Unnatural Cyclic Polvnrenoids by Bacterial Soualene Honene Cyclase" Org.Lett. 7. 5873-5876 (2005) M.Mori*, G.Li, I.Abe, J.Nakayama, Z.Quo, J.Sawashita, T.Ugawa, S.Nishizono, T.Serikawa, K.Hieuchi, S.： "Lanosterol Synthase Mutations Cause Cholesterol Deficiencv -Associated Cataracts in the Shumiva Cataract Rat" J.Clin.Invest. (印刷中). (2006) |