化学：天然物生合成におけるSAM依存性酵素によって触媒されるペリ環状反応

環状遷移状態を経て協奏的に進むペリ環状反応は、複数の位置選択的・立体選択的な炭素–炭素結合の形成に用いられる最も強力な合成手法の1つである。この反応は、連続した立体炭素中心を持つ複雑な生物活性天然物の合成に広く適用されてきた。しかし、ペリ環状反応は全合成ではよく知られた反応であるにもかかわらず、天然に存在する酵素によるペリ環状反応は、分子内ディールス・アルダー反応、コープ転位、クライゼン転位の3例しか見つかっていない。今回我々は、S-アデノシル-L-メチオニン（SAM）依存性多機能酵素LepIが、立体選択的脱水反応に続いて3つのペリ環状反応、すなわち単一のambimodal遷移状態を介する分子内ディールス・アルダー反応およびヘテロ・ディールス・アルダー反応と、レトロクライゼン転位を触媒できることを報告する。これらの変換反応によって、真菌が産生する天然物レポリンのジヒドロピラン骨格が形成される。我々は、in vitroでの酵素機能解析と計算科学的解析を組み合わせることによって、LepIがSAMを補因子として用いてこれらの分岐型生合成反応経路を制御する機構について知見を得た。すなわち、これらの経路は、LepIによって触媒される（SAM依存性）レトロクライゼン転位を経て目的の生合成最終生成物に収束する。我々は、天然に存在する酵素の「ツールボックス」には、さらに多くの未発見の酵素的ペリ環状生合成反応があると予想している。また、他の酵素触媒反応の例においても、多機能性補因子SAMの新しい役割が見つかる可能性がある。

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