ポリケチド合成の化学情報誘導工学

科学分野:

• バイオテクノロジー
• 合成生物学
• 化学工学

背景:

• ポリケチド合成酵素 (PKS) は,多様な分子の生成に不可欠です.
• PKSモジュールのエンジニアリングは,特にリダクティブ・ループ (RL) 交換による飽和β-炭素生産は,大きな課題です.
• 薬剤発見に一般的に使用される化学情報学は,PKSエンジニアリングに広く適用されていません.

研究 の 目的:

• PKS 還元ループ (RL) の交換のための実行可能な戦略として化学情報学を確立する.
• 新しい化学製品を生み出すためのRL交換の有用性を実証する.
• 化学構造の類似性を工学的なPKSシステムでの生産量と相関させる.

主な方法:

• リポマイシン PKS (LipPKS1) の第1拡張モジュールに多様なドナーRLを導入した.
• トリケチド・ラクトン生成のためのRLをLipPKS2に導入することによって,この方法をバイモジュール通信に拡張した.
• 原子対の化学類似性分析を用いて,産物形成を予測し,関連付けました.

主要な成果:

• 設計された単体PKSは,LipPKS1とのRL基板類似性に相関する製品位数を達成した.
• 短鎖脂肪酸のタイトルは165mg/Lで 合成された*Streptomyces albus* J1074を使用した.
• 単模様と二模様PKSエンジニアリングの両方で,原子ペアの化学類似性と製品収量との間に統計的に有意な相関が観察されました.

結論:

• 化学情報学は,PKSの還元ループ (RL) の交換を設計するための強力で予測可能な方法を提供します.
• このアプローチは,望ましい非自然なポリケチド製品の生産を容易にする.
• 確立された化学情報法は,新しい化学合成のためのPKSの合理的な設計を導くことができます.