非ヘム鉄および2オキシグルトラートに依存した酸化性デカルボキシル化による14構成サイクロペプチドアルカロイドのバイオシンセシス
Jordan Hungerford1, Lisa S Mydy1, Xiaofeng Wang1
1Department of Medicinal Chemistry, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, United States.
研究者らは,中国製のハシミの木のサイクロペプチドアルカロイドであるロトゥシンAの生物合成経路を明らかにした. この発見により,これらの植物性天然製品を合成するための新しい方法が可能になりました.
科学分野:
- 自然製品バイオシンセシス 自然製品バイオシンセシス
- 酵素学 酵素学とは
- 薬用化学 薬用化学について
背景:
- サイクロペプチドアルカロイドは,ユニークなマクロサイクルエーテルクロスリンクを特徴とする植物天然製品のクラスです.
- 古典的なサイクロペプチドアルカロイドは,緊張したサイクロファンの構造と特定の末端の修正を持っています.
- 合成経路は存在するが,これらの化合物の生合成経路は,ほとんど解明されていないままである.
研究 の 目的:
- *Ziziphus jujuba* (中国のの木) の14基のサイクロペプチドアルカロイドであるロトシンAの生物合成経路を解明する.
- サイクロペプチドアルカロイド形成に関与する酵素機構の調査,ペプチドサイクリング,酸化性デカルボキシル化,Nメチル化を含む.
- アドウエチンXやサンジョイニンAのような他のサイクロペプチドアルカロイドの生合成と多様化のための発見された酵素を活用する.
主な方法:
- *Ziziphus jujuba*のロトゥシンA生物合成に責任のある酵素の特定と特徴づけ
- リボソーム前駆体ペプチドサイクライゼーションのための分割サイクロペプチドアルカロイドサイクラスを利用する.
- 酸化性デカルボキシル化のための非ヘム鉄および2オキシグルタレート依存酵素,N-メチル化のためのS-アデノシルメチオニン (SAM) 依存酵素を使用します.
- バイオシンセシスと多様化のための *in planta* と *in vitro* の酵素反応を組み合わせる.
主要な成果:
- ロトシンAの完全な生物合成経路が解明され,連続した酵素的ステップが関与しました.
- 識別された主要な酵素には,分割されたサイクロペプチドアルカロイドサイクラゼ,非ヘム鉄および2オキシグルタレート依存型デカルボキシラーゼ,およびSAM依存型メチルトランスフェラーゼが含まれています.
- 鎮痛薬アドエチンXと抗不安薬サンジョイニンAの合成生物合成は, *Z. jujuba* の酵素とクラブモス・サイクラスを用いて達成した.
結論:
- この研究では,サイクロペプチドアルカロイドの生合成経路が初めて報告され,非ヘム鉄および2オキシグルタラート依存酵素の既知の機能を拡張することが明らかになりました.
- この発見は,様々な14個構成のサイクロペプチドアルカロイドの代謝工学と化学酵素合成の基礎となる.
- 開発された生物触媒ツールキットは,鎮痛剤および抗不安剤の性質を持つ潜在的に価値のある化合物の生産を可能にします.
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