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ポリケタイド合成酵素の機能改変による新規分子骨格の創出および物質生産系の構築

Research Project

Project/Area Number 14J12365
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomolecular chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

張 驪駻  東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords生合成 / 遺伝子 / ポリケタイド / コンビナトリアル生合成 / ゲノムマイニング / 合成生物学
Outline of Annual Research Achievements

これまでにアミノポリオール化合物であるmediomycin、ECO-02301、neotetrafibricinの3化合物の比較から、1型モジュール型ポリケタイド合成酵素はケトシンターゼドメインとその上流の修飾ドメインが協調して同時に遺伝子組み換えを起こすメカニズムが判明していたが、新たに見出されたneomediomycinのポリケタイド合成酵素を合わせた解析から、この遺伝子組み換えメカニズムが同様に適応されることが分かった。ケトシンターゼの配列解析をneomediomycinに関しても行った結果、これまでに同定されていた、基質の修飾段階の違いを反映する特徴的なモチーフは、neomediomycinにおいても同様に保存されていることが明らかとなった。また、4つのアミノポリオール化合物のポリケタイド合成酵素の配列比較からは、これまで本ドメインの脱水反応における反応機構では本残基は直接の触媒には関わらないとされているチロシン残基が活性に必須であることが示唆された。さらに、アミノ酸配列のアライメント解析により、アシルトランスフェラーゼドメインの後方に位置する保存されたリンカー領域が遺伝子組み換えのホットスポットとなっていることを明らかとした。以上、4つのポリケタイド合成酵素の比較進化解析はこれまでの少数のポリケタイド合成酵素での解析結果を裏付けるものであり、詳細な配列分析により得られた遺伝子進化メカニズムに対する知見は、ポリケタイド合成酵素を自然界が組み替えるメカニズムの一端を明らかとしたものであり、モジュール型ポリケタイド合成酵素の合理的再設計に応用されることが期待出来る。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 中国科学院上海有機化学研究所(中国)

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  • [Journal Article] Characterization of giant modular PKSs provides insight into genetic mechanism for structural diversification of aminopolyol polyketides2017

    • Author(s)
      Zhang, L., Hashimoto, T., Qin, B., Hashimoto, J., Kozone, I., Kawahara, T., Okada, M., Awakawa, T., Ito, T., Asakawa, Y., Ueki, M., Takahashi, S., Osada, H., Wakimoto, T., Ikeda, H., Shin-ya, K., Abe, I.
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 56 Pages: 1740-1745

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Rational control of polyketide extender units by structure-based engineering of a crotonyl-CoA carboxylase/ reductase in antimycin biosynthesis2015

    • Author(s)
      Zhang, L., Mori, T., Zheng, Q., Awakawa, T., Yan, Y., Liu, W., Abe, I.,
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 54 Issue: 45 Pages: 13462-13465

    • DOI

      10.1002/anie.201506899

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Decoding the Genetics of Modular Polyketide Synthases2017

    • Author(s)
      Lihan Zhang
    • Organizer
      2nd US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products for Young Scientists
    • Place of Presentation
      東京工業大学ディジタル多目的ホール (東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2017-03-03
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アンチマイシン生合成マシナリーの解明と多様性指向型合成生物学2016

    • Author(s)
      張 驪駻、閻 岩、森 貴裕、淡川 孝義、劉 文、阿部 郁朗
    • Organizer
      第58回天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      東北大学百周年記念会館(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] モジュール型ポリケタイド合成酵素の遺伝子分析2016

    • Author(s)
      張 驪駻, 秦 斌, 淡川 孝義, 岡田 正弘, 脇本 敏幸, 阿部 郁朗
    • Organizer
      日本放線菌学会大会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-09-08
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Deciphering and Manipulating the Modular Polyketide Synthases2016

    • Author(s)
      Lihan Zhang, Wen Liu, Ikuro Abe
    • Organizer
      Gordon Research Conference 2016 Natural Products & Bioactive Compounds
    • Place of Presentation
      Andover, NH (U.S.A.)
    • Year and Date
      2016-07-31
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 遺伝子解析に基づくポリエン系化合物の立体配置決定法の確立2016

    • Author(s)
      張 驪駻、秦 斌、淡川 孝義、岡田 正弘、脇本 敏幸、阿部 郁朗
    • Organizer
      第136回日本薬学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-03-26
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  • [Presentation] アンチマイシン生合成のエンジニアリングによる新規骨格類縁体の創出2015

    • Author(s)
      張 驪駻、森 貴裕、淡川孝義、Wen Liu、阿部郁朗
    • Organizer
      第6回食品薬学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学 (岡山県・岡山市)
    • Year and Date
      2015-10-30
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  • [Presentation] クロトニルCoA 炭酸化酵素AntE の構造に基づく合理的機能改変によるポリケタイド 生合成のエンジニアリング2015

    • Author(s)
      張 驪駻、森 貴裕、淡川孝義、Wen Liu、阿部郁朗
    • Organizer
      第30回日本放線菌学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場 (富山県・富山市)
    • Year and Date
      2015-09-07
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  • [Presentation] メディオマイシン生合成遺伝子の同定2014

    • Author(s)
      張 驪駻
    • Organizer
      第20回天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-11-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] メディオマイシン生合成遺伝子の同定2014

    • Author(s)
      張 驪駻
    • Organizer
      2014年度日本放線菌学会大会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2014-06-20 – 2014-06-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 自然界が多様な化合物を生み出す遺伝子の組み替えメカニズム

    • URL

      http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/genetic-mechanism-for-structural-diversification-of-natural-compounds.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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