Heterologous secondary metabolite production in genome-minimized Streptomyces host

• Project/Area Number: 23780089
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: KOMATSU Mamoru 北里大学, 大学院・感染制御科学府, 助教 (40414057)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2012: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2011: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: Sterptomyces avermitilis / Cre/loxP / genome / secondary metabolism / actinophage / synthetic biology / Streptomyces avermitilis

Research Abstract

We have already demonstrated the heterologous expression of biosynthetic gene clusters in the large-deletion mutants of S. avermitilis (SUKA) that lack major endogenous biosynthetic gene clusters and did not produce these endogenousmetabolites. SUKA have been shown to be versatile and effective hosts for the expression of heterologous gene clusters governing the production of a variety of secondary metabolites. In this study we developed novel marker-less multi gene introduction system using 5 integrating vectors derived from 5 different actinophages. It is useful gene introduction system for production of unnatural compounds by combinatorial biosynthesis.

Research Products

• [Journal Article] Engineered Streptomyces Avermitilis Host for Heterologous Expression of Biosynthetic Gene Cluster for Secondary Metabolites (2013)
  • Author(s): M. Komatsu, K. Komatsu, H. Koiwai, Y. Yarnada, I. Kozone, M. Izumikawa, J. Hashimoto, M. Takagi, S. Omura, K. Shin-ya, D. E. Cane, and H. Ikeda
  • Journal Title: ACS Synth. Biol. Volume: 2 Issue: 7 Pages: 384-396
  • DOI: 10.1021/sb3001003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pleiotropic control of secondary metabolism and morphological development by KsbC, a butyrolactone autoregulator receptor homologue in Kitasatospora setae. (2012)
  • Author(s): Aiyada Aroonsri
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology Volume: 78 Issue: 22 Pages: 8015-8124
  • DOI: 10.1128/aem.02355-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Site-specific genome integration in alphaproteobacteria mediated by TG1 integrase (2012)
  • Author(s): Morita, K., Morimura, K., Fusada, N., Komatsu, M., Ikeda, H., Hirano, N., Takahashi, H
  • Journal Title: Appl. Microbiol. Biotechnol Volume: 93 Issue: 1 Pages: 295-304
  • DOI: 10.1007/s00253-011-3545-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The autoregulator-receptor homologue AvaR3 plays a regulatory role in antibiotic production, mycelial aggregation and colony development of Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Miyamoto, K., Kitani, S., Komatsu, M., Ikeda, H., Nihira, T.
  • Journal Title: Microbiology Volume: 157 Issue: 8 Pages: 2266-2275
  • DOI: 10.1099/mic.0.048371-0
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Labdane 型ジテルペン合成酵素遺伝子のswapping による機能解析 (2013)
  • Author(s): 山田 佑樹、西出 崇人、小松 護、池田 治生
  • Place of Presentation: 仙台・東北大学川内北キャンパス(口頭発表)
  • Year and Date: 2013-03-25
• [Presentation] プラスミドを利用した二次代謝産物生合成遺伝子クラスター導入法 (2013)
  • Author(s): 小松 護、小曽根 郁子、橋本 詢子、新家 一男、片岡 正和、池田 治生
  • Place of Presentation: 仙台・東北大学川内北キャンパス(口頭発表)
  • Year and Date: 2013-03-25
• [Presentation] 放線菌におけるマイコスポリン様アミノ酸生合成遺伝子群の解析 (2013)
  • Author(s): 宮本 聖子、小松 護、池田 治生
  • Place of Presentation: 仙台・東北大学川内北キャンパス(口頭発表)
  • Year and Date: 2013-03-25
• [Presentation] Labdane型ジテルペン合成酵素遺伝子のswappingによる機能解析 (2013)
  • Author(s): 山田 佑樹、西出 崇人、小松 護、池田 治生
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 仙台・東北大学川内北キャンパス
• [Presentation] 線状プラスミドを利用した二次代謝産物生合成遺伝子クラスター導入法 (2013)
  • Author(s): 小松 護、小曽根 郁子、橋本 詢子、新家 一男、片岡 正和、池田 治生
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 仙台・東北大学川内北キャンパス
• [Presentation] 放線菌におけるマイコスポリン様アミノ酸生合成遺伝子群の解析 (2013)
  • Author(s): 宮本 聖子、小松 護、池田 治生
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 仙台・東北大学川内北キャンパス
• [Presentation] 放線菌汎用宿主の開発と物質生産への応用 (2013)
  • Author(s): 小松 護
  • Organizer: 酵素工学研究会第７０回講演会
  • Place of Presentation: 東京都・東京大学山上会館
  • Invited
• [Presentation] Labdane 型ジテルペン合成酵素遺伝子のswapping による機能解析 (2012)
  • Author(s): 山田 佑樹、西出 崇人、小松 護、池田 治生
  • Organizer: 2012年化学生物研究会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学日吉キャンパス藤原洋記念ホール(口頭発表)
  • Year and Date: 2012-10-12
• [Presentation] Labdane 型ジテルペン合成酵素遺伝子のswapping による機能解析 (2012)
  • Author(s): 山田 佑樹、西出 崇人、小松 護、池田 治生
  • Organizer: 第22回ドリコールおよびイソプレノイド研究会
  • Place of Presentation: 新潟・新潟大学駅南キャンパス(口頭発表)
  • Year and Date: 2012-09-29
• [Presentation] 線状プラスミドを利用した二次代謝産物生合成遺伝子クラスター導入法 (2012)
  • Author(s): 小松 護、小曽根郁子、新家一男、片岡正和、池田治生
  • Place of Presentation: 東京都府中市・府中の森芸術劇場(ポスター発表)
  • Year and Date: 2012-09-07
• [Presentation] 放線菌におけるマイコスポリン様アミノ酸生合成遺伝子群の解析 (2012)
  • Author(s): 宮本聖子、小松 護、池田治生
  • Place of Presentation: 東京都府中市・府中の森芸術劇場(口頭発表)
  • Year and Date: 2012-09-07
• [Presentation] 生合成マシナリー構築のための汎用宿主の開発 (2012)
  • Author(s): 小松 護、池田治生
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都(口頭発表)
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] Streptomyces avermitilis SUKA 株を宿主としたシキミ酸経路由来二次代謝産物の異種生産 (2012)
  • Author(s): 小松 護、尾仲宏康、Mervyn J. Bibb、池田治生
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都(口頭発表)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] 放線菌におけるマイコスポリン様アミノ酸生合成遺伝子群の解析 (2012)
  • Author(s): 宮本聖子、小松 護、池田治生
  • Organizer: 2012年度（第27回）日本放線菌学会大会
  • Place of Presentation: 東京都府中市・府中の森芸術劇場
• [Presentation] 線状プラスミドを利用した二次代謝産物生合成遺伝子クラスター導入法 (2012)
  • Author(s): 小松 護、小曽根郁子、新家一男、片岡正和、池田治生
  • Organizer: 2012年度（第27回）日本放線菌学会大会
  • Place of Presentation: 東京都府中市・府中の森芸術劇場
• [Presentation] Labdane型ジテルペン合成酵素遺伝子のswappingによる機能解析 (2012)
  • Author(s): 山田 佑樹、西出 崇人、小松 護、池田 治生
  • Organizer: 第22回ドリコールおよびイソプレノイド研究会
  • Place of Presentation: 新潟県・新潟大学駅南キャンパス
• [Presentation] Labdane型ジテルペン合成酵素遺伝子のswappingによる機能解析 (2012)
  • Author(s): 山田 佑樹、西出 崇人、小松 護、池田 治生
  • Organizer: 2012年化学生物研究会
  • Place of Presentation: 神奈川県・慶応義塾大学日吉キャンパス藤原洋記念ホール
• [Presentation] Streptomyces avermitilis SUKA株を宿主としたシキミ酸経路由来二次代謝産物の異種生産 (2012)
  • Author(s): 小松護、尾仲宏康、Marvyn J. Bibb、池田治生
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都府 京都女子大学
• [Presentation] 生合成マシナリー構築のための汎用宿主の開発 (2012)
  • Author(s): 小松護、池田治生
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都府京都女子大学
• [Presentation] 転写に関わる遺伝子変異による異種二次代謝産物生合成遺伝子群発現の改変 (2012)
  • Author(s): 小松護
  • Organizer: 文科省科研費補助金新学術領域研究「生合成マシナリー：生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御」 第2回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学 薬学部大講堂
• [Presentation] Effect of Refampicin-Resistant Mutation on the Heterologous Expression of Secondary metabolism in Gemone-Engineered Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Mamoru Komatsu, Kozo Ochi, Hruo Ikeda
  • Organizer: 16th International Symposium on the Biology of Actinomycetes
  • Place of Presentation: PuerutoVallarta,Mexico(ポスター発表)
  • Year and Date: 2011-12-12
• [Presentation] TG1 ファージインテグラーゼを用いたα プロテオバクテリアゲノム改変技術の開発 (2011)
  • Author(s): 森田健太郎、森村浩司、房田直記、小松 護、池田治生、平野 展孝、高橋 秀夫
  • Organizer: 第63回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 東京(口頭発表)
  • Year and Date: 2011-09-27
• [Presentation] The autoregulator-receptor homologue AvaR3 is a global regulator controlling antibiotic production and cell morphology of Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Kiyoko Miyamoto, Shigeru Kitani, Mamoru Komatsu, Haruo Ikeda, Takuya Nihira
  • Organizer: The 2011 Annual meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] Heterologous expression of biosynthetic gene cluster for secondary metabolite derived from shikimate pathway in engineered Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Mamoru Komatsu, Hiroyasu Onaka, Mervyn J. Bibb, Haruo Ikeda
  • Organizer: The 2011 Annual meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市(口頭発表)
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] The autoregulator-receptor homologue AvaR3 is a global regulator controlling antibiotic production and cell morphology of Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Kiyoko Miyamoto, Shigeru Kitani, Mamoru Komatsu, Haruo Ikeda, Takuya Nihira
  • Organizer: The 2011 Annual meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市(ポスター発表)
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] Heterologous expression of biosynthetic gene cluster for secondary metabolite derived from shikimate pathway in engineered Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Mamoru Komatsu, Hiroyasu Onaka, Mervyn J. Bibb, Hruo Ikeda
  • Organizer: The 2011 Annual meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市(ポスター発表)
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] Comprehensive analysis of terpene compounds from prokaryote (2011)
  • Author(s): Yu-ki Yamada, Takuma Uchiyama, Mamoru Komatsu, Haruo Ikeda
  • Organizer: The 2011 Annual meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市(ポスター発表)
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] 転写に関わる遺伝子変異による異種二次代謝産物生合成遺伝子群発現の改変 文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究 生合成マシナリー:生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御 (2011)
  • Author(s): 小松護
  • Organizer: 第2回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-06-04
• [Presentation] Heterologous expression of biosynthetic gene cluster for secondary metabolite derived from shikimate pathway in engineered Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Mamoru Komatsu, Hiroyasu Onaka, Mervyn J. Bibb and Haruo Ikeda
  • Organizer: The 2011 Annual Meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress (IUMS2011)
  • Place of Presentation: 北海道札幌市 札幌コンベンションセンター
• [Presentation] The autoregulator-receptor homologue AvaR3 is a global regulator controlling antibiotic production and cell morphology of Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Kiyoko Miyamoto, Shigeru Kitani, Mamoru Komatsu, Haruo Ikeda and Takuya Nihira
  • Organizer: The 2011 Annual Meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress (IUMS2011)
  • Place of Presentation: 北海道札幌市 札幌コンベンションセンター
• [Presentation] Comprehensive analysis of terpene compounds from prokaryote (2011)
  • Author(s): Yu-ki Yamada, Takuma Uchiyama, Mamoru Komatsu and Haruo Ikeda
  • Organizer: The 2011 Annual Meeting of the Society for Actinomycetes Japan joined with International Union of Microbiological Societies 2011 Congress (IUMS2011)
  • Place of Presentation: 北海道札幌市 札幌コンベンションセンター
• [Presentation] Effect of Rifampicin-Resistant Mutation on The Heterologous Expression of Secondary Metabolism in Genome-Engineered Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Mamoru Komatsu, Kozo Ochi, Haruo Ikeda
  • Organizer: 16th International Symposium on the Biology of Actinomycetes
  • Place of Presentation: Puerto Vallarta / Mexico
• [Remarks] 北里大学北里生命科学研究所・大学院感染制御科学府 微生物制御工学研究室
  • URL: http://www.lisci.kitasato-u.ac.jp/me/
• [Remarks]
  • URL: http://avermitilis.ls.kitasato-u.ac.jp/