ポリエーテル系天然物の精巧な生合成経路を一般化~単独では立体構造を形成できない、極端に柔軟な酵素が存在する~

ad

2026-04-17 北海道大学,東京科学大学

本研究は、北海道大学と東京科学大学の研究チームが、ポリエーテル系天然物の連続的環化反応の仕組みを解明した成果である。抗生物質モネンシンの生合成に関わる酵素MonBIIが、単独では立体構造を持たない極めて柔軟な状態で存在し、相方タンパク質MonBIと結合することで初めて構造を形成し機能することを明らかにした。この「ペア依存型」の酵素により、4段階の連続環化反応が実現される。構造非形成タンパク質が酵素として働く例は極めて珍しく、自然界に広く保存された新しい生合成戦略を提示した。創薬や分子設計への応用が期待される重要な成果である。

ポリエーテル系天然物の精巧な生合成経路を一般化~単独では立体構造を形成できない、極端に柔軟な酵素が存在する~
MonBIIは単独では構造を形成していないが、MonBIが存在すると、構造を形成する(証明は、HSQCという核磁気共鳴法の手法)。この構造形成が、モネンシンを作るための4回連続環化反応に必要であることが分かった。

<関連情報>

相方として鋳型をもちいた構造形成戦略により、ポリエーテル生合成連続環化反応が可能となる A system of paired polyether epoxide hydrolases enables a mouldable enzyme for consecutive ring cyclization cascades

Nana Yabuno,,Atsushi Minami,Taro Ozaki,Yuki Owada,Kohei Sawada,Ayaka Arai,Shusuke Sato,Aoi Sugiyama,Takashi Tadokoro,Tomoyasu Aizawa,Takuya Dosen,Tomo Nomai,Takanori Matsumaru,Junyang Liu,Tao Ye,Atsuji Kodama,Susumu Uchiyama,Kowit Hengphasatporn,Yasuteru Shigeta,Tomohide Saio,Katsumi Maenaka,Min Yao,Hiroyuki Kumeta,Hideaki Oikawa &Toyoyuki Ose
Nature Chemistry  Published:16 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41557-026-02122-9

Abstract

Ionophore polyethers, a major class of polyketide-derived natural products, are characterized by molecular skeletons featuring arrays of tetrahydrofuran and tetrahydropyran rings. However, the precise mechanism underlying their biosynthesis, suggested to occur by a sequential epoxide-opening and ether cyclization cascade to generate more than two ether rings, remains elusive. Here we explore the biosynthesis of monensin and reveal the indispensability of a heterodimeric assembly of polyether epoxide hydrolases (MonBI·MonBII), with MonBII providing the sole active site. Structural analysis demonstrated that MonBII harbours an unusually large cavity, enabling the consecutive cyclization of substrates containing γ-hydroxy triepoxide moieties. This cavity is formed by the remarkable flexibility of MonBII, which undergoes a dramatic structural transition from a predominantly disordered state to its active folded conformation exclusively in the presence of MonBI. Given the widespread conservation of MonBI- and MonBII-type enzymes, this study emphasizes a unified pairing mechanism, wherein one protomer functions as a molecular mould, facilitating the folding process and stabilizing the structure of its partner for catalysis.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました