メロテルペノイド生合成マシナリーの機能と構造に関する研究

• Project/Area Number: 17F17400
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Bioorganic chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 葛山 智久 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30280952)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): LUO QI 東京大学, 生物生産工学研究センター, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2017-11-10 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2017: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: メロテルペノイド / 放線菌 / 生合成

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、Streptomyces sp. BK97が生産する２つのメロテルペノイド、ベントシアニンとデメチルナフテルピンの生合成マシナリーの機能に関する研究を行なった。まず、Streptomyces sp. BK97からゲノムDNAを調製して、ゲノムシーケンスデータを得るとともにBACライブラリーを構築し、バイオインフォマティクスを駆使して、ベントシアニン及びナフテルピン生合成の候補遺伝子を見つけた。驚いたことに、これら２つのメロテルペノイドの生合成遺伝子はゲノム上で連続して存在していた。また、これらの遺伝子クラスターにはナフテルピンの生合成の鍵酵素であるABBAプレニル基転移酵素が２コピー含まれていることも判明した。そこで、これらのプレニル基転移酵素の系統解析を行ったところ、明らかに２つに分類することができた。一つは、炭素－炭素結合に関与すると考えられる酵素で、他方は、窒素－炭素結合に関与すると考えられる酵素であり、両者が配列的に明確に区別できることが明らかになった。これら２つのプレニル基転移酵素を大腸菌内で可溶性酵素として調製することができたので、今後は、本特別研究員の在籍期間中（2019年11月まで）に、これら２つのプレニル基転移酵素の基質を同定してin vitroでプレニル化活性を検出する予定である。そのため、現在、これら２つのABBAプレニル基転移酵素遺伝子の破壊株を作製し、それらの破壊株が蓄積する生合成中間体の精製を行っているところである。
異種放線菌であるStreptomyces lividansとStreptomyces albusを宿主として得られたBACクローンの異種発現を試みたが、ベントシアニンとデメチルナフテルピンの生産は確認できなかった。そこで、生合成遺伝子クラスター中にみいだした６種のTetRやLysRなどの調節因子をBACクローンと共発現させることでベントシアニンとデメチルナフテルピンの異種生産が可能かどうかを確認し、今後、生合成マシナリーの同定を完結する。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。