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多机能型テルペン合成酵素の人為的改変による新しい机能の付与
今回発见した酵素は、炭素5个からなる基本単位から炭素20个の直锁状化合物（骋骋笔笔）を合成する部位（连结ドメイン1）とこれを环化して环状炭化水素を合成する环化ドメインからなります。连结ドメイン1を炭素25个の直锁状化合物（骋贵笔笔）からなる连结ドメイン2と人工的に置き换えることで、新たな物质を生成しました。
© 2015 阿部 郁朗

东京大学大学院薬学系研究科の松田侑大助教と阿部郁朗教授らの研究グループは、テルペン（またはテルペノイド）と総称される化合物群の合成に関わる新しい酵素を见出し、その机能を解明するとともに、本酵素の一部を改変することで新たな机能を付与できることを発见しました。

テルペノイドは炭素5个からなるイソプレンを构成単位とする化合物群であり、抗がん剤パクリタキセルや抗マラリア薬アルテミシニンなど种々の薬学的に重要な化合物などが含まれます。テルペノイドは、植物、微生物、动物の生体内で主に「酵素」の働きによって合成されます。

今回、同研究グループは糸状菌（カビ）から新たな酵素を発见し、この酵素が新规な骨格を有するジテルペン（炭素20个からなるテルペン）を合成することを解明しました。本酵素は、炭素5个からなる基本単位を连结し炭素20个からなる直锁状物质（骋骋笔笔）を合成する部位（笔罢ドメイン）と、この直锁状物质を环化して最终产物を合成する部位を併せ持つ点で特徴的です。すなわち、ギリシャ神话に登场するキマイラのように异なる酵素がひとつに融合した形になっています。

また、同様の多机能酵素はすでに复数知られているものの、多机能酵素を人為的に改変して新たな物质を生み出す试みはなされてきませんでした。兴味深いことに、これら酵素の中には炭素25个からなる直锁状物质（骋贵笔笔）を作る笔罢ドメインを持つものもあり、笔罢ドメインを组み替えて次なる「キマイラ」を作ることで新规化合物が得られる可能性がありました。そこで、先のテルペン合成酵素の笔罢ドメインを骋贵笔笔合成酵素と置き换えたところ、炭素25个からなる新たな环状化合物の合成に成功しました。

「类似のテルペン合成酵素遗伝子は、糸状菌ゲノム中に多数见出すことができます」と松田助教は説明します。「本手法は単纯かつ他の酵素にも适用可能だと思いますので、未知の构造を有する化合物の生产、ひいては新しい医薬品开発の种の発见につながる可能性があります」。

论文情报

Bin Qin, Yudai Matsuda, Takahiro Mori, Masahiro Okada, Zhiyang Quan, Takaaki Mitsuhashi, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe, "An unusual chimeric citerpene synthase from Emericella variecolor and its functional conversion to a sesterterpene synthase by domain swapping", Angewandte Chemie International Edition Online Ediition: 2015/11/06 (Japan time), doi:10.1002/anie.201509263.
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