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Studies on biosynthetic machineries for cyclic terpenoids and nucleoside antibiotics

Planned Research

Project AreaBiosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification
Project/Area Number 23108101
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

DAIRI Tohru  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70264679)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) KATO Nobuo  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50150537)
SATOH Yasuharu  北海道大学, 大学院工学研究院, 助教 (30360928)
ARAI Ryouichi  信州大学, ファイバーナノテク国際若手研, 助教 (50344023)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥33,540,000 (Direct Cost: ¥25,800,000、Indirect Cost: ¥7,740,000)
Fiscal Year 2014: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2013: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2012: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Keywords生合成 / インドールジテルペン / 糸状菌 / プレニルトランスフェラーゼ / フタロシン / ペプチドリガーゼ / パキシリン / ポリオキシン / ジテルペン / フシコクシン
Outline of Final Research Achievements

1. Fusicoccin A is a diterpene glucoside produced by the fungus Phomopsis amygdali and its derivative lacking the OH group at the 12-position is revealed to be a potential anti-cancer drug. We therefore constructed a mutant producing the desirable intermediate by biosynthetic engineering. 2. Three fungal prenyltransferases, PaxC, PaxD, and AtmD, all of which are responsible for biosynthesis of indole diterpene compounds, were characterized. 3. Aminodeoxyfutalosine is the first intermediate in the new menaquinone biosynthetic pathway. We demonstrated that a radical S-adenosyl methionine enzyme (MqnE) catalyzed the addition of the adenosyl radical to the double bond of 3-[(1-carboxyvinyl)oxy]benzoic acid derived from chorismate by MqnA. 4. During the biosynthetic studies of pheganomycin, we identified a new ATP-grasp enzyme, which phosphorylated the non-proteogenic amino acids with ATP and the successive nucleophilic attack of the peptides.

Report

(5 results)
  • 2014 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (57 results)

All 2015 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 11 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (41 results) (of which Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] A peptide ligase and the ribosome cooperate to synthesize the peptide pheganomycin.2015

    • Author(s)
      Noike, M., Matsui, T., Ooya, K., Sasaki, I., Ohtaki, S., Hamano, Y., Maruyama, C., Ishikawa, J., Satoh, Y., Ito, H., Morita, H. and Dairi T.
    • Journal Title

      Nature Chemical Biology

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 71-76

    • DOI

      10.1038/nchembio.1697

    • NAID

      120005619608

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    • Author(s)
      大利 徹
    • Journal Title

      化学

      Volume: 70 Pages: 40-44

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  • [Journal Article] A Fungal Prenyltransferase Catalyzes the Regular Di-prenylation at Positions 20 and 21 of Paxilline.2014

    • Author(s)
      C. Liu, M. Noike, A. Minami, H. Oikawa, and T. Dairi.
    • Journal Title

      Biosci. Biotech. Biochem.

      Volume: 78 Issue: 3 Pages: 448-454

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.882759

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    • Author(s)
      K. Tagami, A. Minami, R. Fujii, C. W. Liu, K. Gomi, T. Dairi, H. Oikawa
    • Journal Title

      ChemBioChem

      Volume: 15 Issue: 14 Pages: 2076-2076

    • DOI

      10.1002/cbic.201402195

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    • Author(s)
      C. Liu, M. Noike, A. Minami, H. Oikawa, and T. Dairi.
    • Journal Title

      Appl. Microbiol. Biotech.

      Volume: 99 Issue: 1 Pages: 199-206

    • DOI

      10.1007/s00253-013-4834-9

    • NAID

      120005522325

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    • Author(s)
      N. Mahanta, D. Fedoseyenko, T. Dairi, and T. P. Begley
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135 Issue: 41 Pages: 15318-15321

    • DOI

      10.1021/ja408594p

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    • Author(s)
      C. Liu, M. Noike, A. Minami, H. Oikawa, T. Dairi
    • Journal Title

      Appl. Environ. Microbiol.

      Volume: 79 Issue: 23 Pages: 7298-7304

    • DOI

      10.1128/aem.02496-13

    • NAID

      120005451569

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    • Author(s)
      LE. Cooper, D. Fedoseyenko, SH. Abdelwahed, SH. Kim, T. Dairi, and TP. Begley.
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 52 Issue: 27 Pages: 4592-4594

    • DOI

      10.1021/bi400498d

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    • Author(s)
      K. Tagami, C. Liu, A. Minami, M. Noike, T. Isaka, S. Fueki, Y. Shichijo, H. Toshima, K, T. Dairi, and H. Oikawa.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135 Issue: 4 Pages: 1260-1263

    • DOI

      10.1021/ja3116636

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  • [Journal Article] Molecular breeding of a fungus producing a precursor diterpene suitable for semi-synthesis by dissection of the biosynthetic machinery2012

    • Author(s)
      M. Noike, Y. Ono, Y. Araki, R. Tanio, Y. Higuchi, H. Nitta, Y. Hamano, T. Toyomasu, T. Sassa, N. Kato, and T. Dairi
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: - Issue: 8 Pages: e42090-e42090

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0042090

    • NAID

      120004689045

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  • [Journal Article] An Enzyme Catalyzing O-Prenylation of the Glucose Moiety of Fusicoccin A, a Diterpene Glucoside Produced by Fungus2012

    • Author(s)
      M.Noike, C.Liu, Y.Ono, Y.Hamano, T.Toyomasu, T.Sassa, N.Kato, T.Dairi
    • Journal Title

      ChemBioChem

      Volume: 13 Issue: 4 Pages: 566-573

    • DOI

      10.1002/cbic.201100725

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  • [Journal Article] Dioxygenases, key enzymes to determine the aglycon structures of fusicoccin and brassicicene, diterpene compounds produced by fungi2011

    • Author(s)
      Y.Ono, A.Minami, M.Noike, Y.Higuchi, T.Toyomasu, T.Sassa, N.Kato, T.Dairi
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc.

      Volume: Vol.133 Issue: 8 Pages: 18134-18137

    • DOI

      10.1021/ja107785u

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  • [Presentation] 緩い基質特異性を示すペプチドリガーゼの結晶構造からの考察と応用2015

    • Author(s)
      野池基義、松井 崇、小笠原泰志、森田洋行、大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-25 – 2015-03-29
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      川田純平、小笠原泰志、野池基義、大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-25 – 2015-03-29
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      小笠原泰志、川田純平、野池基義、降旗一夫、大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
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      2015-03-25 – 2015-03-29
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    • Organizer
      日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
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      2015-03-25 – 2015-03-29
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      第37回日本分子生物学会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      松井崇、大瀧翔太、野池基義、大利 徹、森田洋行
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      平成26年度日本結晶学会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部(東京都文京区)
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      2014-11-01 – 2014-11-03
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      R. Arai, M. Komatsu, S. Ikeda, K. Matsuo, T. Dairi
    • Organizer
      15th IUBMB Conference
    • Place of Presentation
      台北(台湾)
    • Year and Date
      2014-10-21 – 2014-10-26
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      野池基義, 松井 崇, 雄谷洸一, 佐々木郁雄, 丸山千登勢, 濱野吉十, 石川 淳, 佐藤康治, 伊藤 肇, 森田洋行, 大利 徹
    • Organizer
      第56回天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      高知県立県民文化ホール(高知県高知市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-17
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  • [Presentation] 放線菌に見いだされた新規ペプチドライゲースオーソログの機能解析2014

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      川田純平, 小笠原泰志, 野池基義, 大利 徹
    • Organizer
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      北海道大学農学部(北海道札幌市)
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      野池基義, 松井 崇, 佐藤康治, 森田洋行, 大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部例会
    • Place of Presentation
      北海道大学農学部(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-23
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      第24回イソプレノイド研究会例会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2014-09-12
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      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
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      2014-09-11 – 2014-09-13
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      川田純平, 小笠原泰志, 野池基義, 大利 徹
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      2014年度(第29回)日本放線菌学会大会
    • Place of Presentation
      つくばカピオ(茨城県つくば市)
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      2014-06-19 – 2014-06-20
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      野池基義, 松井 崇, 佐藤康治, 森田洋行, 大利 徹
    • Organizer
      2014年度(第29回)日本放線菌学会大会
    • Place of Presentation
      つくばカピオ(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2014-06-19 – 2014-06-20
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      劉 成偉、南 篤志、野池 基義、戸嶋 浩明、及川 英秋、大利 徹
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      日本農芸化学会大会
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      明治大学(神奈川県川崎市)
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      劉 成偉、藤盛 道子、南 篤志、野池 基義、佐藤 康治、大栗 博毅、及川 英秋、大利 徹
    • Organizer
      日本農芸化学会大会
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      明治大学(神奈川県川崎市)
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      田上 紘一、南 篤志、松本 知之、五味 勝也、大利 徹、及川 英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      明治大学(神奈川県川崎市)
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    • Author(s)
      劉 成偉、野池基義、田上紘一、南 篤志、及川英秋、大利 徹
    • Organizer
      2013年度 日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城)
    • Year and Date
      2013-03-24
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    • Author(s)
      大利 徹
    • Organizer
      2013年度 日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城)
    • Year and Date
      2013-03-24
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  • [Presentation] Functional Analysis of Prenyltransferses Responsible for Diterpene Biosynthesis in Fungi.2013

    • Author(s)
      C. W. Liu, M. Noike, A. Minami, H. Oikawa, and T. Dairi.
    • Organizer
      11th TERPNET meeting
    • Place of Presentation
      Orthodox Academy of Crete, Kolymvari, Crete, Greece.
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      劉 成偉、南 篤志、野池基義、田上紘一、及川英秋、大利 徹
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      第55回天然有機化合物討論会
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      同志社大学寒梅館(京都市)
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      南 篤志、田上紘一、千葉諒太、藤居瑠彌、劉 成偉、笛木周平、七條好宏、井坂哲也、戸嶋浩明、五味勝也、大利 徹、及川英秋
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      第55回天然有機化合物討論会
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      C. W. Liu, M. Noike, A. Minami, H. Oikawa, and T. Dairi.
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      1st European Conference on Natural Products.
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      DECHEMA-Haus, Frankfurt, Germany
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      M. Noike, Y. Ono, N. Kato, and T. Dairi
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      Malaysian Cambodian Chemical Conference
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      Angkor Century Resort Spa (Cambodia)
    • Year and Date
      2012-10-19
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      T. Dairi
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      2012-09-19
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      M. Noike, Y. Ono, N. Kato, and T. Dairi
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      Society of Industrial Microbiology Meeting
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      Hilton Washington (USA)
    • Year and Date
      2012-08-12
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    • Author(s)
      T. Dairi
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      The International Conference of Natural Products Biosynthesis
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      淡路夢舞台国際会議場(兵庫)
    • Year and Date
      2012-06-17
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    • Author(s)
      大利徹
    • Organizer
      平成24年度日本薬学会大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2012-03-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliが生産するフシコクシン(FC)生合成マシナリーの機能解明-1-2012

    • Author(s)
      野池基義、小野裕介、谷尾亮、豊増知伸、佐々武史、加藤修雄、大利徹
    • Organizer
      平成24年度日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliが生産するフシコクシン(FC)生合成マシナリーの機能解明-2-2012

    • Author(s)
      野池基義、荒木祐治、劉成偉、小野裕介、濱野吉十、樋口雄介、豊増知伸、佐々武史、加藤修雄、大利徹
    • Organizer
      平成24年度日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliが生産するフシコクシン(FC)生合成マシナリーの機能解明-3-2012

    • Author(s)
      野池基義、小野裕介、長野竜郎、濱野吉十、樋口雄介、豊増知伸、佐々武史、加藤修雄、大利徹
    • Organizer
      平成24年度日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-23
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliが生産するフシコクシン生合成マシナリーの全容解明2012

    • Author(s)
      野池基義、小野裕介、加藤修雄、大利徹
    • Organizer
      平成24年度日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2012-03-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliのゲノム解析によるフシコクシン生合成遺伝子クラスターの同定・機能解析と応用2012

    • Author(s)
      野池基義、小野裕介、加藤修雄、大利徹
    • Organizer
      第6回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      立教大学(東京)
    • Year and Date
      2012-03-10
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliが持つインドールジテルペン生合成遺伝子クラスターの解析2012

    • Author(s)
      劉 成偉、野池基義、田上紘一、南 篤志、及川英秋、大利 徹
    • Organizer
      第22回ドリコールイソプレノイド研究会
    • Place of Presentation
      新潟大学駅南キャンパス(新潟)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliが生産するフシコクシン生合成マシナリーの全容解明2011

    • Author(s)
      大利徹
    • Organizer
      科研費「生合成マシナリー」第3回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2011-12-03
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] カビが生産するジテルペン(フシコクシン)生合成マシナリーの全容解明2011

    • Author(s)
      野池基義、小野裕介、荒木祐治、谷尾亮、濱野吉十、樋口雄介、豊増知伸、佐々武史、加藤修雄、大利徹
    • Organizer
      第21回ドリコールおよびイソプレノイド研究会例会
    • Place of Presentation
      島根大学(松江市)
    • Year and Date
      2011-11-04
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 糸状菌Phomopsis amygdaliが生産するフシコクシン生合成マシナリーの全容解明2011

    • Author(s)
      野池基義、小野裕介、荒木祐治、谷尾亮、濱野吉十、樋口雄介、豊増知伸、佐々武史、加藤修雄、大利徹
    • Organizer
      第53回天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪市)
    • Year and Date
      2011-09-28
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 微生物が生産する環状テルペノイド生合成マシナリーの解明と再構築2011

    • Author(s)
      大利徹
    • Organizer
      科研費「生合成マシナリー」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学大学院薬学研究科(東京)
    • Year and Date
      2011-06-04
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] インドールジテルペン・パキシリンの酵素的全合成

    • Author(s)
      田上紘一、劉 成偉、南 篤志、野池基義、大利 徹、及川英秋
    • Organizer
      平成25年度、万有札幌シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学工学部(札幌市)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 環状テルペノイドおよびヌクレオシド系抗生物質生合成マシナリーの解明と再構築

    • Author(s)
      大利 徹
    • Organizer
      生合成マシナリー:第5回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学工学部(札幌市)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] インドールジテルペン生合成に関与するプレニル転移酵素は幅広い基質特異性と柔軟なregular/reverse選択性を併せ持つ

    • Author(s)
      劉 成偉、南 篤志、野池基義、田上紘一、及川英秋、大利 徹
    • Organizer
      第23回イソプレノイド研究会例会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部(東京都文京区)
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  • [Book] ビタミンKと疾患2014

    • Author(s)
      大利 徹(分担執筆)
    • Total Pages
      287
    • Publisher
      医薬ジャーナル社
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      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 多様なペプチドのアミノ末端をキャッピングする酵素を発見 (工学研究院 教授 大利 徹)(PDF)

    • URL

      http://www.hokudai.ac.jp/news/141125_pr_eng.pdf

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究成果

    • URL

      http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/tre/ABCLab_jp/index.php?ARTICLE

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/tre/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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