Fermentative production of rare natural compounds found in marine organisms living in the seas of Thailand

• Project/Area Number: 19KK0146
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 新家 一男 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究副部門長 (20251481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末永 光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (90357252) ; 工藤 慧 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (80828161)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 天然化合物 / 難培養微生物 / 生合成遺伝子 / 海洋生物 / メタゲノミクス / 異種発現 / 異種発現解析 / 難培養性微生物 / 異種発現生産

Outline of Research at the Start

タイ国の海洋生物から見いだされた、医薬品として上市されている ecteinascidin 743 (ET-743) は、群体ホヤに共生する難培養の微生物によって生産されていることが明らかにされてきた。本化合物は現在、天然化合物由来の前駆体から半合成により供給されているが、反応ステップが多く収率が悪いのが問題となっている。本研究においては、タイ国研究者と協力して、ET-743 の生合成遺伝子クラスターの正確な同定と、培養可能な宿主微生物を用いた異種発現による臨床薬の安定供給の可能性を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

タイ国の海洋生物から見いだされた、医薬品として上市されている ecteinascidin 743 (ET-743) は、群体ホヤに共生する難培養の微生物によって生産されていることが明らかにされてきた。本化合物は現在、天然化合物由来の前駆体から半合成により供給されているが、反応過程が多く収率が極めて低いことが問題となっている。本研究においては、タイ国研究者と協力して、ET-743の生合成遺伝子クラスターの正確な同定と、培養可能な宿主微生物を用いた異種発現による臨床薬の安定供給の可能性を検証する。さらに近年、ET-743 以外にも renieramycin 等の陸生微生物二次代謝産物には見られないような、特徴的な構造を持つ化合物が、海洋生物より多数見出されている。そのような、タイ国に棲息する海洋生物や植物などの共生細菌に由来する有用化合物の生合成遺伝子クラスターの解明についても、広く共同で進めるものである。
今年度は、昨年度に引き続き、得られたゲノム配列情報よりETC-743の生合成に関わる全遺伝子クラスターの同定を進めた。解析の結果、一部機能不明な領域が依然として存在したため、現地で再サンプリングを実施し、RNA抽出と遺伝子発現解析の準備を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

地球規模の気候変動の影響のためか、今年度の海洋生物の発生が確認できず、サンプルの確保ができない状態であった。

Strategy for Future Research Activity

次年度も引き続き海洋生物の発生状況を現地共同研究者に確認していただき、発生確認後に渡航して海洋生物のサンプリングとRNA抽出を行う。得られたRNA試料を日本に持ち帰り、トランスクリプトーム解析を行うことで、機能不明遺伝子の同定を試みる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Chulalongkorn University(タイ)
• [Int'l Joint Research] Chulalongkorn University(タイ)
• [Int'l Joint Research] Chulalongkorn University(タイ)
• [Int'l Joint Research] Chulalongkorn University(タイ)
• [Int'l Joint Research] Chulalongkorn University(タイ)
• [Presentation] 海洋性難培養微生物が生産する有用物質の異種生産技術に関する研究 (2020)
  • Author(s): 工藤 慧、西田 みち代、酒井 紀子、末永 光、池田 治生、新家 一男
  • Organizer: 日本農芸化学会2020年度大会