硫黄含有天然物に硫黄原子が取り込まれる仕組み

〜鉄硫黄クラスターを使って有機硫黄化合物を合成する酵素の発見〜　高等研究院　牛丸　理一郎　准教

2025.07.15 研究成果Life & HealthPhysics & Chemistry

発表のポイント

抗生物質活性を示す硫黄含有天然物アルボマイシンの生合成過程において、硫黄が取り込まれる分子機構を解明しました。
アルボマイシンの生合成に関わる酵素が、自身に結合する鉄硫黄クラスターを硫黄供与源として有機硫黄化合物を合成することを明らかにしました。
今後は有用生物活性を示す新たな硫黄含有天然物の発見を通し、創薬分野への応用が期待されます。

発表概要

九州大学高等研究院の牛丸理一郎准教授と東京大学大学院薬学系研究科の森貴裕准教授、阿部郁朗教授らの研究グループは、テキサス大学オースティン校化学科のHung-wen Liu教授、カーネギーメロン大学化学科のYisong Guo准教授らと共同して、強力な抗生物質活性を示す硫黄含有天然物アルボマイシンの生合成過程において硫黄挿入反応を触媒する新規酵素を同定し、鉄硫黄クラスター（注１）を硫黄供与源とする新たな化学反応機構を解明しました。
本研究ではアルボマイシン生産菌の遺伝学的解析や生合成酵素の生化学的解析に加え、硫黄挿入酵素に結合する鉄硫黄クラスターの性質をX線結晶構造解析（注２）とスペクトル解析を用いて総合的に精査し、生物活性天然物の生合成経路において新たな硫黄導入分子機構を解明しました。
今回の成果により、新規硫黄含有天然物の発見や硫黄挿入生体触媒の開発といった創薬分野への応用が期待されます。
本研究成果は雑誌「Nature Catalysis」に2025年7月15日（火）午後6時（日本時間）に掲載されました。


アルボマイシン生合成における硫黄挿入反応

用語解説

（注１）鉄硫黄クラスター
複数の鉄と硫黄が結合して形成される補因子（金属クラスター）です。多くの酵素が補因子として鉄硫黄クラスターを持ち、電子伝達などの反応に関わります。
（注２）X線結晶構造解析
物質の３次元構造を知る手法の１つです。酵素タンパクなどを結晶化し、散乱されたX 線を観測することで、物質の中の電子の分布を知ることができます。

論文情報

掲載誌：Nature Catalysis
タイトル：Radical S-adenosyl-l-methionine FeS-cluster implicated as the sulphur donor during albomycin biosynthesis
著者：牛丸 理一郎, Ziyang Zheng, Jin Xiong, 森 貴裕, 阿部 郁朗, Yisong Guo, Hung-wen Liu
DOI：10.1038/s41929-025-01367-w
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