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Refactroing the biosynthesis of polyketide derivatives for synthesizing novel bioactive compounds

Planned Research

Project AreaCreation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries
Project/Area Number 16H06446
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Minami Atsushi  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40507191)

Project Period (FY) 2016-06-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥72,020,000 (Direct Cost: ¥55,400,000、Indirect Cost: ¥16,620,000)
Fiscal Year 2020: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2019: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2018: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2017: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2016: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Keywords天然物 / 生合成 / 酵素 / 天然物化学
Outline of Final Research Achievements

Deciphering the biosynthesis of fungal natural products, especially focusing on polyketides, was examined by through heterologous expression and in vitro/in vivo functional analysis of biosynthetic enzymes. Of particular notable is that missing stereochemical course of the PK processings catalyzed by fungal polyketide synthase (PKS) was elucidated. Bioinformatics analysis of PKS supports the stereochemical course. During the experiments, we established Hot spot-Knock-in method selectively to introduce the biosynthetic genes into the high expression loci (Hot spot). This method is applied to reconstitute the biosynthetic machinery of fungal natural products and to check the splicing of the biosynthetic genes derived from Basidiomycetes fungi.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

天然物は、低分子医薬において中心的な役割をはたしている他、「タンパク質間相互作用の制御」「標的タンパク質の分解誘導」などの新しい概念に基づく創薬研究においても重要性が指摘されている天然由来の化合物である。その最大の特徴は、化学構造の多様性にある。この多様性構築機構を構築するための原理の解明と応用利用へ向け、本研究では、1)天然物生合成酵素による反応制御機構の解明、2)特徴的な化学反応を触媒する生合成酵素の機能解析を行った。ここで得られた成果は、人為的な酵素機能制御に基づいた天然物類縁体の合成へと展開可能であり、将来的には、ケミカルスペースの拡張につながるものと期待している。

Report

(6 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (120 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (30 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Peer Reviewed: 26 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (81 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results) Book (5 results)

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      Organic Letters

      Volume: 23 Issue: 7 Pages: 2616-2620

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    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 13556-13556

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70177-w

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      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 59 Issue: 41 Pages: 17996-18002

    • DOI

      10.1002/anie.202007280

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      120007160289

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      Volume: 12 Issue: 7 Pages: 620-628

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      Volume: 141 Issue: 39 Pages: 15519-15523

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      Volume: 85 Issue: 15

    • DOI

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      Volume: 57 Issue: 22 Pages: 6629-6632

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      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 2473-2473

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      Volume: 59 Issue: 12 Pages: 1136-1139

    • DOI

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      120006814278

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      Volume: 76 Pages: 20-25

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    • Journal Title

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  • [Presentation] ゲノム編集技術CRISPR/Cas9を用いた糸状菌天然物の異種生産2018

    • Author(s)
      佐藤優哉、瀧野純矢、椎名哲也、鵜飼孝大、南篤志、尾崎太郎、劉成緯、藤井勲、丸山潤一、及川 英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度名古屋大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] シクロヘルミントール類生合成酵素遺伝子の機能解析2018

    • Author(s)
      鵜飼孝大、南篤志、田中静也、劉成偉、尾崎太郎、橋本勝、及川英秋
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌が生産するアントラキノンダイマーの生合成研究2018

    • Author(s)
      深谷充功、南篤志、尾崎太郎、劉成緯、丸山潤一、及川英秋
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] CRISPR/Cas9システムを用いた糸状菌由来天然物の異種生産2018

    • Author(s)
      佐藤優哉、瀧野純矢、椎名哲也、鵜飼孝大、南篤志、尾崎太郎、劉成緯、藤井勲、丸山潤一、及川 英秋
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 生合成系の再構築によるセスキテルペンのゲノムマイニング2018

    • Author(s)
      瀧野純矢、南篤志、尾崎太郎、劉成偉、白須賢、及川英秋
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 麹菌異種発現系を用いたAbscisic Acidの生合成研究(3)2017

    • Author(s)
      小崎拓登、南篤志、五味勝也、及川英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都府、京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 麹菌異種発現系を用いたPKS-NRPS由来天然物の生合成研究2017

    • Author(s)
      劉成偉、山根桃華、尾崎太郎、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都府、京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Reconstitution of biosynthetic machinery of fungal secondary metabolites2017

    • Author(s)
      Minami Atsushi
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会アジア国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 抗生物質プロイロムチリンの生合成研究 (3)2017

    • Author(s)
      山根桃華、南篤志、劉成偉、尾﨑太郎、塚越多映、常盤野哲生、五味勝也、及川英秋
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 異種発現系を用いた繰り返し型PKS-NRPSの機能解析-1-2017

    • Author(s)
      鵜飼孝大、南篤志、尾﨑太郎、山根桃華、劉 成偉、及川英秋
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌が生産するポリケタイド系天然物の生合成研究2017

    • Author(s)
      劉成偉、山根桃華、尾﨑太郎、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌由来ポリケタイド系天然物生合成機構の解明と制御2017

    • Author(s)
      南篤志
    • Organizer
      新学術領域研究「生合成リデザイン」第2回公開シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 麹菌異種発現系を利用した糸状菌由来二次代謝産物の生合成研究2017

    • Author(s)
      南 篤志, 及川 英秋
    • Organizer
      第69 回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 植物病原性糸状菌で見いだされた alternapyrone 生合成遺伝子クラスターの機能解析2017

    • Author(s)
      佐藤優哉、南 篤志、熊倉直祐、Gan Pamela、尾崎太郎、劉 成緯、藤井 勲、白須 賢、及川英秋
    • Organizer
      第17回糸状菌分子生物学コンファレンス
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Book] 特集】ポストゲノム時代の天然物化学―ゲノム情報に基づいた天然物の探索と合成―2021

    • Author(s)
      南 篤志、尾﨑太郎、及川英秋
    • Publisher
      シーエムシー出版
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      2020 Annual Research Report
  • [Book] 【特集】天然物合成化学の最新動向2020

    • Author(s)
      南 篤志、尾﨑太郎、及川英秋
    • Total Pages
      78
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] Comprehensive Natural Products III2020

    • Author(s)
      Minami, A.; Ozaki, T.; Liu, C.; Oikawa, H.
    • Total Pages
      4238
    • Publisher
      Elsevier
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] Comprehensive Natural Products III2020

    • Author(s)
      Liu, C.; Minami, A.; Ozaki, T.; Oikawa, H.
    • Total Pages
      4238
    • Publisher
      Elsevier
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] 酵母菌・麹菌・乳酸菌の産業応用展開(分担執筆)2018

    • Author(s)
      監修: 五味勝也 , 阿部敬悦
    • Total Pages
      264
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781313177
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2016-07-04   Modified: 2022-01-27  

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