天然有機化合物討論会講演要旨集
Online ISSN : 2433-1856
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カルボニルメチレン構造を持つシュードトリペプチド(ケトメミシン)の発見と酵素的全合成
小笠原 泰志川田 純平野池 基義藤盛 道子佐藤 康治降旗 一夫大利 徹
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p. Oral35-

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抄録

【背景と目的】 我々は放線菌が生産するペプチド系抗生物質、フェガノマイシン(1)の生合成に関与する新規ペプチドライゲース(PGM1)を見出し2014年の本討論会で報告した。本酵素はアミジノフェニルグリシン誘導体のカルボキシル基をATPの存在下でリン酸無水物へと活性化させ、ここにリボソームによって生合成されたオリゴペプチドのN末端が求核攻撃することでアミド結合形成反応を触媒する。これはATP-grasp型のアミド結合形成酵素の中で、ペプチドを求核剤として用いる初めての例である。本酵素は求核剤基質の認識が非常に緩く、様々なペプチドを受容可能であったことから、ペプチドのN末端修飾酵素として応用面でも興味が持たれた。また、PGM1のオルソログが、(1)類縁体であるレゾルシノマイシン(2)の生合成におけるアミド結合形成にも関与していることを遺伝子破壊実験で証明した。これら酵素のオルソログをゲノムデータベースに探索した結果、一部の放線菌に見いだすことができ、それらは何れも固有な遺伝子群とクラスターをなしていた。この中で3つの放線菌、Micromonospora sp. ATCC 39149、Salinispora tropicaCNB-440、およびStreptomyces mobaraensis NBRC 13819に見出された遺伝子クラスターは互いに類似しており、6つの遺伝子群をすべて共通に含んでいた(図2)。そこで本研究では、これら遺伝子群の機能解明を行った。

【方法および結果】

1)遺伝子クラスター由来の特異的な代謝産物の同定と構造解析

初めにクラスター由来の代謝産物の解析を行った。オルソログを含む推定生合成遺伝子クラスターをPCRで増幅後、各々異種宿主であるStreptomyces lividansに導入した。形質転換株の培養液を HPLCとLC-MSで分析した結果、Micromonospora sp.の遺伝子クラスター導入株およびS. tropicaの遺伝子クラスター導入株ではそれぞれ1つずつ、S. mobaraensisの遺伝子クラスター導入株では6つの特異的ピークが検出された(図3)。そこで形質転換株を大量培養、精製後、高分解能質量分析とNMRで代謝産物の構造を解析した。その結果、得られた代謝産物はすべて、通常のペプチド結合がカルボニルメチレン構造に置き換わったシュードジペプチド構造を有しており、そのN末にアミジノアミノ酸がアミド結合したシュードトリペプチド構造を有していた(図4)。カルボニルメチレン構造を持つペプチド天然物としては、ジペプチドのアルファメニン類のみが知られており、ケトメミシン類はシュードトリペプチドとして初の例である。

2)ペプチドライゲースオルソログの機能解析

ケトメミシン生合成遺伝子クラスターに共通する6つの遺伝子の内、ペプチドライゲースのオルソログは、生合成の最終段階においてアミド結合形成

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© 2016 天然有機化合物討論会電子化委員会
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