北海道大学大学院 理学研究院化学部門

有機反応論研究室

RESEARCH

研究内容

現在の研究

 有機反応論研究室は、以下に紹介する生物活性天然物の生合成酵素の優れた触媒機能を利用して、遺伝子工学と有機合成の融合領域の開拓を目指した研究を行なっています。

 天然には数多くの有機化合物が存在していますが、生体内に普遍的に存在する化合物(一次代謝産物)のほかに、限られた種に固有な物質(二次代謝産物)が多数存在します。それらの中にはペニシリン、バンコマイシン(抗生物質)、タクロリムス(免疫抑制剤)、タキソール(抗ガン剤)といった医薬品として利用されているものが多数あります。これら二次代謝産物は、種の保存を有利にする物質と考えられ、生物が激しい生存競争の中で磨き上げてきた化合物群と予想されます。これらの物質はすべて酵素反応によって合成されており、物質を生産する生物の染色体DNAには酵素遺伝子の情報がすべて記載されています。

 最近、多くの微生物では二次代謝産物を作るために必要な遺伝子(生合成遺伝子)が染色体のある領域にセットとなって存在することが判ってきました。これら生合成遺伝子およびそれによって合成される酵素の機能が次第に明らかになってきましたが、まだまだ不明なことばかりです。生物は多様な分子を生産するシステム(構造的に近縁な化合物を作るための生合成遺伝子群)を持っており、その動作原理が解明されれば、試験管内でも多様な分子を作り出せるはずです。そこでまず注目する天然物の生合成遺伝子を単離し、酵素を大量発現させます。次いで問題となる酵素反応の仮想基質を化学合成し、疑問の余地無く生合成経路を明らかにします。最終的には試験管内で、基質と補酵素の存在下、すべての酵素を作用させて、望む物質を合成することを目指します。将来的には有機合成した基質を利用した天然物アナログの合成、近縁の酵素を利用した本来の生合成経路にはない物質の生産などが可能になるはずです。


主な研究内容
(1)ペプチド系抗腫瘍性物質の生産

  a) エキノマイシン(大腸菌を用いた抗腫瘍性物質の生産)
  b) サフラマイシン、エクテナサイジン
 

(2)細菌由来ポリケタイド抗生物質

  a)  ポリエーテル系ポリエーテル環構築機構の解明
  b)  ポリシクロプロパン環を持つポリケタイドの生合成
 

(3)カビ由来のポリケタイド系生物活性物質の骨格構築機構



(4)テルペン系生物活性物質の環化機構の解析と物質生産