糸状菌由来天然物の生合成再構成による新規有用物質の創出

• Project/Area Number: 15K16554
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomolecular chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松田 侑大 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (10720766)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 天然物化学 / 生合成

Outline of Annual Research Achievements

Penicillium rubrumより単離されたberkeleydioneは、カスパーゼ-1およびマトリックスメタロプロテアーゼ-3に対する阻害活性とともに、強力なカスパーゼ-1阻害剤であるAc-YVAD-CHOと同等の濃度にて、THP-1細胞におけるインターロイキン-1β産生抑制能を有することが知られる（Org. Lett., 2004, 6, 1049, J. Nat. Prod., 2011, 74, 2273）。また、berkeleydioneは特異なシクロヘプタジエン骨格を有する点でも興味深い。本研究では、その生合成分子基盤の解明とともに、分子生物学的手法による本化合物の誘導体化を目指した。
まず、本化合物の生合成遺伝子や生合成酵素の報告は一切なされていなかったことから、berkeleydioneを生合成中間体の一つとすると予想されるparaherquoninを生産する糸状菌株のドラフトゲノムシーケンス解析を実施し、本化合物の推定生合成遺伝子クラスター（prhクラスター）を取得した。本クラスターを精査したところ、本化合物の生合成初期段階は、我々が以前に生合成研究を行ったaustinolのそれと同一であり、protoaustinoid Aを共通中間体とすることが予想された。本中間体は、さらにPrhI、J、K、Aと命名した4つの酵素によりberkeleydioneへと変換されると推定された。本推定生合成経路を証明すべく、これら四酵素を異種糸状菌Aspergillus oryzaeにて順次発現させ、protoaustinoid A存在下で培養した。その結果、導入遺伝子特異的な代謝物の生産が確認されるとともに、四遺伝子導入時特異的にberkeleydioneと考えられる化合物が微量ながら生成することを見出した。今後は、各酵素の詳細な機能解析ならびに新規誘導体の取得等を行いたい。