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放線菌プラスミド上の特異二次代謝生合成系の解析および人為制御による有用分子生産

公募研究

研究領域生合成マシナリー:生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御
研究課題/領域番号 23108515
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関広島大学

研究代表者

荒川 賢治  広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (80346527)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード放線菌 / ポリケチド / 生合成 / 抗生物質 / ブテノライド / オートレギュレーター / P450 / チオエステラーゼ / シグナル分子
研究実績の概要

放線菌 Streptomyces rochei 7434AN4株は2つのポリケチド抗生物質ランカサイジン(LC)・ランカマイシン(LM)を生産する。また微生物ホルモンSRBを鍵物質としたLC・LM生産制御カスケードの存在も示唆された。本年度は(1) SRBの単離・構造決定,(2)潜在的二次代謝産物の発掘,に焦点を絞り研究を実施した。

(1) SRBの単離・構造決定を行うため、160リットル培養し、各種クロマトグラフィーで精製した。高分解能質量分析により2つの活性成分の存在が示唆された。それらの構造をNMRで解析したところ、いずれもbutenolide骨格を有する新規シグナル分子であり、本成果によりシグナル分子の構造多様性を見出すことが出来た。さらに単離した化合物SRB1, SRB2を化学合成し、その構造を確認するとともに抗生物質生産誘導活性を調べた。その結果、天然型は20-50 nMという低濃度でもLC,LM生産誘導活性を有しており、アルキル鎖の1'位水酸基の立体化学が生物活性に重要であることを明らかにした。また、SRB合成酵素遺伝子srrX近傍のP450遺伝子srrOに注目し、破壊株を作製したところ、LC,LM生産が認められた。srrO破壊株から同様の手法でシグナル分子を単離したところ、SRB1,SRB2と比較して14マスユニット小さく、酸素原子が1つ少ないことが分かった。NMR解析を行ったところ、分岐側鎖6'位ケトンがメチレン基に置換された6'-deoxo-SRB1,6'-deoxo-SRB2であることが明らかとなった。
(2) LC生合成遺伝子破壊株から通常生産されない抗カビ化合物ペンタマイシンの蓄積を見いだした。本領域研究のA03計画班・石川淳博士との共同研究により、本化合物の生合成遺伝子は染色体上にコードされており、右末端から510kbの位置にあることが分かった。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Isolation of Borrelidin as a Phytotoxic Compound from a Potato Pathogenic Streptomyces Strain2012

    • 著者名/発表者名
      曹 志生
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 76 号: 2 ページ: 353-357

    • DOI

      10.1271/bbb.110799

    • NAID

      10030400084

    • ISSN
      0916-8451, 1347-6947
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The butenolide signaling molecules SRB1 and SRB2 induce lankacidin and lankamycin production in Streptomyces rochei2012

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 13 号: 10 ページ: 1447-1457

    • DOI

      10.1002/cbic.201200149

    • NAID

      120006799348

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Indomethacin Induction of Metamorphosis from the Asexual Stage to Sexual Stage in the Moon Jellyfish, <i>Aurelia aurita</i>2012

    • 著者名/発表者名
      国吉 久人
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 76 号: 7 ページ: 1397-1400

    • DOI

      10.1271/bbb.120076

    • NAID

      130001862721

    • ISSN
      0916-8451, 1347-6947
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diversity between PKS and FAS2012

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 雑誌名

      Nature Chem. Biol.

      巻: 8 号: 7 ページ: 604-605

    • DOI

      10.1038/nchembio.1007

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation, structural elucidation, and biosynthesis of 15-norlankamycin derivatives produced by a type-II thioesterase disruptant of Streptomyces rochei2011

    • 著者名/発表者名
      荒川賢治
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 67 号: 29 ページ: 5199-5205

    • DOI

      10.1016/j.tet.2011.05.047

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] pSLA2-M of Streptomyces rochei Is a Composite Linear Plasmid Characterized by Self-Defense Genes and Homology with pSLA2-L2011

    • 著者名/発表者名
      楊英杰
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 75 号: 6 ページ: 1147-1153

    • DOI

      10.1271/bbb.110054

    • NAID

      10029328316

    • ISSN
      0916-8451, 1347-6947
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 放線菌線状プラスミドにコードされた抗生物質生合成クラスターの遺伝学的・生物有機化学的解析2013

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      仙台・東北大学
    • 年月日
      2013-03-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放線菌Streptomyces rocheiの抗生物質生産を誘導するシグナル分子SRBの生合成機構2013

    • 著者名/発表者名
      津田 直人
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      仙台・東北大学
    • 年月日
      2013-03-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Streptomyces rocheiの多重遺伝子破壊株が生産する代謝産物の化学構造および生合成機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      國武 博文
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      仙台・東北大学
    • 年月日
      2013-03-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 抗生物質ランカサイジン生合成におけるピロロキノリンキノン要求性デヒドロゲナーゼの機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      山内 佑介
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      仙台・東北大学
    • 年月日
      2013-03-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 放線菌Streptomyces rocheiのPQQ破壊株が生産する抗カビ化合物ペンタマイシンの解析2013

    • 著者名/発表者名
      片岡 憂祐
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      仙台・東北大学
    • 年月日
      2013-03-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the essential gene for a linear topology of the Streptomyces rochei replicons2013

    • 著者名/発表者名
      Yosi NINDITA
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      仙台・東北大学
    • 年月日
      2013-03-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 放線菌Streptomyces rochei 7434AN4株の抗生物質生産を誘導するブテノライド型シグナル分子の単離・構造決定および生物活性2012

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      第64回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2012-10-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the circularization of the linear chromosome of Streptomyces rochei2012

    • 著者名/発表者名
      Yosi NINDITA
    • 学会等名
      2012年度日本放線菌学会大会
    • 発表場所
      東京・府中
    • 年月日
      2012-09-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Streptomyces rochei変異株が生産する抗カビ化合物ペンタマイシンの単離および生合成クラスターの解析2012

    • 著者名/発表者名
      片岡 憂祐
    • 学会等名
      2012年度日本放線菌学会大会
    • 発表場所
      東京・府中
    • 年月日
      2012-09-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 放線菌Streptomyces rocheiの抗生物質生産を誘導するシグナル分子SRBの生合成機構に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      津田 直人
    • 学会等名
      2012年度日本放線菌学会大会
    • 発表場所
      東京・府中
    • 年月日
      2012-09-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Isolation, structural elucidation, and biosynthesis of butenolide signaling molecules that induce lankacidin and lankamycin production in Streptomyces rochei2012

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      International Conference of Natural Products Biosynthesis (ICNPB)
    • 発表場所
      淡路島
    • 年月日
      2012-06-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Streptomyces rochei 7434AN4株の線状染色体の塩基配列解析2012

    • 著者名/発表者名
      曹志生
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大(京都市)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Streptomyces rocheiのPQQ生合成遺伝子破壊株の代謝産物解析2012

    • 著者名/発表者名
      荒川賢治
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大(京都市)
    • 年月日
      2012-03-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Biosynthesis of the butenolide signaling molecules that induce lankacidin and lankamycin production in Streptomyces rochei2012

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      8th Meeting on Natural Product Biosynthesis
    • 発表場所
      静岡県立大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放線菌Streptomyces rocheiのPQQ遺伝子破壊株における代謝産物解析2011

    • 著者名/発表者名
      荒川賢治
    • 学会等名
      第7回生合成勉強会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Isolation, structural elucidation, and biological activity of the novel γ-butenolide signaling molecules SRBs that elicit antibiotic production in Streptomyces rochei 7434AN42011

    • 著者名/発表者名
      荒川賢治
    • 学会等名
      The 16^<th> International Symposium on the Biology of Actinomycetes
    • 発表場所
      メキシコ合衆国プエルトバジャルタ
    • 年月日
      2011-12-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 14員環マクロライド抗生物質ランカマイシンの生合成経路2011

    • 著者名/発表者名
      荒川賢治
    • 学会等名
      第48回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪市)
    • 年月日
      2011-09-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Isolation and structural elucidation of the novel γ-butenolide signaling molecules SRBs that switch on antibiotic production in Streptomyces rochei 7434AN42011

    • 著者名/発表者名
      荒川賢治
    • 学会等名
      International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the terminal sequence, deletion, and circularization of the linear chromosome of Streptomyces rochei2011

    • 著者名/発表者名
      曹志生
    • 学会等名
      International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] The role of two repressor genes, srrB and srrC, for the production of secondary metabolites in Streptomyces rochei2011

    • 著者名/発表者名
      津田直人
    • 学会等名
      International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 抗生物質生産を誘導するシグナル分子の単離・構造決定およびその生合成2011

    • 著者名/発表者名
      荒川賢治
    • 学会等名
      第6回生合成勉強会
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県和光市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 研究室のホームページ

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/mbiotech/5lab/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 研究室のホームページ

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/mbiotech/5lab/index.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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