パクリタキセルのオキセタン環をつくる酵素TOT1を解明　タバコでバッカチンIIIを生産

中国農業科学院深圳農業ゲノム研究所（Agricultural Genomics Institute at Shenzhen, CAAS）と北京大学の共同研究チームが、抗がん剤パクリタキセル（paclitaxel）の中核骨格であるバッカチンIII（baccatin III）をつくる酵素を新たに解明し、タバコ植物で経路を再構成した。パクリタキセルは、高度に酸化されたジテルペノイド（diterpenoid）骨格に側鎖が付いた構造で、半世紀近く研究されてきたが、骨格の生合成経路には空白が残っていた。

オキセタン環をつくる「二重機能P450」

研究チームは、イチイの一種であるTaxus maireiから、シトクロムP450（cytochrome P450）酵素のTOT1（taxane oxetanase 1）を見つけた。この酵素は、酸化的な転位反応により、パクリタキセル特有の4員環であるオキセタン（oxetane）をつくるもので、これまで知られていなかった環形成の機構である。また、タキシシン（taxusin）の生合成経路を活用したスクリーニング戦略で、タキサン骨格のC9位を酸化する酵素T9αH1も確認した。新たに見つけた酵素と既存の酵素を組み合わせて、タバコ（tobacco）でバッカチンIIIの生産経路を人工的に再構成した。

パクリタキセルは、イチイから得た原料や植物細胞の培養に頼って生産されてきた。骨格の経路がつながったことで、植物・微生物ベースの生産研究の出発点が整ったという意義がある。ただし今回の成果は、経路の再構成を実証した段階であり、生産収率や、側鎖まで付けたパクリタキセルの完全生合成は扱っていない。