研究助成
2023年度 薬学系研究助成
三員環合成酵素の機能解析と物質生産への応用
| 研究題目 | 三員環合成酵素の機能解析と物質生産への応用 |
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| 年度/助成プログラム | 2023年度 薬学系研究助成 |
| 所属 | 東京大学 大学院薬学系研究科 天然物化学教室 |
| 氏名 | 牛丸 理一郎 |
| キーワード | 生合成酵素 / 生体触媒 / エポキシド / シクロプロパン / 酵素反応機構 |
| 研究結果概要 | 本研究では薬用天然物ヒヨスチアミンのエポキシ化反応を触媒するH6Hの反応解明を行った。非ヘム鉄酵素であるH6Hは水酸化反応とエポキシ化反応の両方を触媒するが、どのように二つの反応を制御しているかは不明であった。本研究では、多様な置換基を基質に導入し、H6H による反応性を評価し、得られた結果から、従来モデルで想定されていた基質配置だけでは説明できない追加要因が存在することが明らかとなった。また、シクロプロパン化反応を触媒するHrmJやBelLの配列情報をもとにHrmJ/BelLをコードする遺伝子を指標に微生物ゲノムゲノムデータベースを網羅的に調査したところ、HrmJ/BelLの相同性タンパク質が多数見出された。精製酵素の活性を評価し、熱力学的により不安定なシス体のシクロプロパン異性体（(1ʹS,2ʹR)-NcpAと (1ʹR,2ʹS)-NcpA）を与える新規シクロプロパン化酵素を同定した。また、BelL の相同性タンパク質のX線結晶構造解析を行いシクロプロパン化に重要な構造的要素を提唱した。 |
| 公表論文 |
Mechanistic Analysis of Stereodivergent Nitroalkane Cyclopropanation Catalyzed by Nonheme Iron Enzymes, Journal of the American Chemical Society, 2023, 145, 24210–24217. Three-membered ring formation catalyzed by α-ketoglutarate-dependent nonheme iron enzymes, Journal of Natural Medicines, 2024, 78, 21-32. Pyrroline ring assembly via N-prenylation and oxidative carbocyclization during biosynthesis of aeruginosine derivatives, Journal of the American Chemical Society, 2025, 147, 10853−10858. Nitrogen-centered radicals driving unusual enzyme reactions in biosynthetic pathways, Chemical Society Reviews, 2025, 54, 6385-6411. |