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2015年7月18日 (土)

非天然化合物の人工生合成のための革新的な手法を開発

平成27年7月15日
科学技術振興機構(JST)
千葉大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 JST戦略的創造研究推進事業において、
千葉大学の梅野 太輔 准教授らは、
合成生物学と酵素の進化分子工学注2)の
技術を用いて新しい代謝経路構築の方法論
を開発し、非天然アスタキサンチン注3)
を生産する人工生合成経路の構築に成功
しました。
 
 近年、医薬品や工業用化学物質など、
自然界に存在しない有用物質
(非天然化合物)を生物内で合成させる
人工生合成経路の構築が望まれています。
 
 非天然化合物を作るには、天然には
存在しない酵素反応ステップが必要です。
 
 酵素工学の進歩により、既存の酵素に
新たな酵素活性を持たせることは可能に
なりつつありますが、その新しい活性のみ
を選択的に触媒する酵素(特異的な酵素)
を作ることは、はるかに困難な課題です。
 
 人工の酵素活性が十分に特異的でない
場合、それらをいくつも組み合わせて
長い人工生合成経路を構築すると、
各ステップで副産物への経路が生じるため
実用化が困難です。
 
 梅野准教授らは、非特異的な酵素活性の
「重ね合わせ」の妙によって経路全体の
選択性を作り出す
「メタボリック・フィルタリング」という
手法を考案し、その有効性を実証しました。
 
 高い抗酸化作用を持つ非天然化合物
であるC50アスタキサンチンを生合成
するため、全15ステップの人工経路を
デザインしました。
 
 しかし、人為的に改変した酵素を
共発現させただけでは、大量の副産物が
得られただけで、目的の
C50アスタキサンチンは検出さえ
できませんでした。
 
 そこで、人工生合成経路の上流と
下流で、ある酵素の生産物選択性と
次のステップの基質選択性が「部分的に」
重なるように組み合わせることを試み
ました。
 
 すると、特異性の低い酵素だけからなる
にもかかわらず、95%もの選択性で
C50アスタキサンチンを作る
人工生合成経路を構築できました。
 
 本研究成果は、さまざまな人工生合成
経路に応用することが可能であり、
これまで不可能だった非天然化合物の
産生に貢献することが期待されます。
 
 本研究は、千葉大学の古林 真衣子
大学院生(現 MIT研究員)、
日本医科大学の高市 真一 准教授、
生産開発科学研究所の眞岡 孝至 博士、
名古屋大学の邊見 久 准教授らと
共同で行ったものです。
 
 本研究成果は、2015年7月14日
(英国時間)に英国科学誌
「Nature
 Communications」の
オンライン速報版で公開されました。
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 確かに革新的な手法のようです。
 
>非特異的な酵素活性の「重ね合わせ」
>の妙によって経路全体の選択性を
>作り出す
>「メタボリック・フィルタリング」
>という手法を考案し、
>その有効性を実証しました。
 素晴らしい。
 
 これで今まで合成出来なかった
非天然化合物の人工生合成が可能に
なりますね。
 
 さらに
>さまざまな人工生合成経路に利用可能
>で、各種の非天然化合物の生合成に
>道を開いた。
 
 おおいに期待したい。

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