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Studies on the biosyntheses of fungal dimeric anhydrides

Research Project

Project/Area Number 19K05836
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
Research InstitutionTohoku University (2021)
Hokkaido University (2019-2020)

Principal Investigator

Ozaki Taro  東北大学, 薬学研究科, 准教授 (40709060)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords生合成 / 抗生物質 / 糸状菌 / 酸化酵素
Outline of Research at the Start

糸状菌が生産する生物活性物質のうち、無水マレイン酸型モノマーが多量化した化合物を対象に研究を行う。糸状菌由来の酸無水物多量体は、コレステロール低下作用など有用な生物活性に加え、特異な構造を有する化合物が多い興味深い化合物群である。しかし、生合成に関する知見は限定的であり、多様な骨格がどのように作られるかは明らかにされていない。本研究では、生合成遺伝子の異種発現及び組換え蛋白質による生化学解析を行い、一連の酸無水物多量体の生合成において鍵となる多量化の反応様式の制御に関して知見を得ることを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

In this study, the biosynthetic pathway of fungal dimeric anhydrides such as an antifungal agent zopfiellin were analyzed. As reported in previous studies, maleic anhyride monomers are constructed by the action of polyketide synthase, alkylcitrate synthase, alkylcitrate dehydratase. After the biogenesis of monomers, ketosteroid isomerase-like enzymes (KIs) catalyze dimerization, yielding maleic anhydride dimers. KI in each pathway catalyzes dimerization in distinct mode, showing that KIs are key enzymes for structural diversification of fungal maleic anhydrides. Non-heme iron/alpha-ketoglutarate dependent dioxygenases are also involved in the late stage modifications, further diversifying the structure to furnish structures of natural products.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題では、糸状菌が生産する生物活性物質の中でも特にユニークな化学構造を持ち、多くの部分が未解明だった酸無水物多量体の生合成経路を明らかにした点に意義がある。近年、酵素反応や生合成系を利用した物質生産が着目されているが、生合成経路を明らかにし、異種宿主内で生合成経路の再構築にも成功したことから、形質転換体の培養による化合物の持続的な供給が可能になる。また、将来的には経路の改変や再設計などにより、天然物用の構造を持つ新規物質の創製にもつながりうる重要な成果である。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Oxidative Ring Contraction by a Multifunctional Dioxygenase Generates the Core Cycloocatadiene in the Biosynthesis of Fungal Dimeric Anhydride Zopfiellin2020

    • Author(s)
      Tetsuya Shiina, Taro Ozaki, Yusuke Matsu, Shota Nagamine, Chengwei Liu, Masaru Hashimoto, Atsushi Minami, Hideaki Oikawa
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Issue: 5 Pages: 1997-2001

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c00340

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コレステロール生合成阻害剤phomoidride Bの生合成研究 (2)2021

    • Author(s)
      山本真太郎、尾﨑太郎、劉成偉、丸山潤一、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 酸無水物多量体Cordyanhydrideの生合成研究 (2)2021

    • Author(s)
      江口桃香、長嶺翔太、尾﨑太郎、劉成偉、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 糸状菌由来酸無水物二量体phomoidride Bの生合成研究 (2)2021

    • Author(s)
      山本真太郎、尾﨑太郎、劉成偉、丸山潤一、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 糸状菌由来酸無水物二量体phomoidride Bの二量化機構に関する研究2020

    • Author(s)
      山本真太郎、尾﨑太郎、劉成偉、丸山潤一、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      第10回CSJ化学フェスタ2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] コレステロール生合成阻害剤 phomoidride B の生合成研究2020

    • Author(s)
      山本真太郎、尾﨑太郎、劉成偉、丸山潤一、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部/日本栄養・食糧学会北海道支部 合同学術講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 酸無水物多量体 Cordyanhydride の生合成研究2020

    • Author(s)
      江口桃香、長嶺翔太、尾﨑太郎、劉成偉、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会北海道支部/日本栄養・食糧学会北海道支部 合同学術講演会
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  • [Presentation] 抗生物質zopfiellinの生合成研究 (4)2020

    • Author(s)
      椎名 哲也・松 優佑、長嶺 翔太、尾﨑 太郎、劉 成偉、南 篤志、及川 英秋
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 糸状菌由来酸無水物二量体phomoidride Bの生合成研究2020

    • Author(s)
      山本 真太郎、尾﨑 太郎、劉 成偉、丸山 潤一、南 篤志、及川 英秋
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 抗生物質zopfiellinの生合成研究 (3)2019

    • Author(s)
      椎名哲也、松優佑、長嶺翔太、尾﨑太郎、劉成偉、南篤志、及川英秋
    • Organizer
      日本農芸化学会 北海道支部第2回講演会(札幌)
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-12-25  

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