Creation and structural redesign of microbial secondary metabolites through rational modification of metabolic pathways
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
19H04659
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
荒川 賢治 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (80346527)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 二次代謝産物 / 生合成 / アゾキシアルケン / 放線菌 / P450 / シグナル分子 / マクロライド / Pseudo-repressor / ゲノムマイニング / ポリエンマクロライド / キノン要求性デヒドロゲナーゼ / PQQ要求性デヒドロゲナーゼ |
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| Outline of Research at the Start |
二次代謝制御系および代謝経路の合理的改変により取得した休眠二次代謝産物に注目し、以下の研究課題を実施する。
平成31年度：
[課題１] 比較ゲノム解析を駆使したアゾキシアルケン化合物の生合成マシナリーの先導的解明、[課題２] ポリケチド化合物の骨格構築酵素の機能解析と構造多様化、およびX線結晶構造解析に基づいた高機能ハイブリッド抗生物質の創製
平成32年度：
[課題３] クオラムセンシング阻害活性の向上を目指したアゾキシアルケン化合物の生合成リデザイン、[課題４] 制御系・生合成代謝系の合理的改変による二次代謝活性化と未同定産物の実用的発酵生産および生合成解析
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| Outline of Annual Research Achievements |
[課題１] 比較ゲノム解析を駆使したアゾキシアルケン化合物の生合成マシナリーの先導的解明およびクオラムセンシング阻害活性の向上を目指した生合成リデザイン：
我々は、KA57-Aと同様にヘキセニルアミン側鎖を有するmaniwamycin合成遺伝子クラスターの次世代シークエンス解析も行い、valanimycin、KA57-Aとの共通ORFを抽出できた。共通因子には機能未知ORFが多いことから、KA57-Aおよびmaniwamycin両クラスターの遺伝子破壊実験を遂行している。
[課題２] ポリケチド化合物の骨格構築酵素の機能解析と構造多様化、およびX線結晶構造解析・計算機シミュレーションに基づいた高機能ハイブリッド抗生物質の創製：ブテノライド型シグナル分子SRBの生合成に関して、P450モノオキシゲナーゼ遺伝子srrOの機能解明を行い、C-6’位の酸化および二次代謝誘導活性への寄与を立証した (Biomolecules 2020)。14員環マクロライド化合物ランカマイシンのP450酵素LkmK，LkmFの機能解析を行い、両酵素の基質認識と生合成経路の解明を達成した(Biosci. Biotechnol. Biochem. 2021)。
[課題３] 制御系・生合成代謝系の合理的改変による二次代謝活性化と未同定産物の実用的発酵生産および生合成解析：休眠二次代謝クラスターに起因する未同定産物の実用的発酵生産を目指し、転写リプレッサーの遺伝子変異や異種発現など多面発現制御を遂行した。Pseudo-repressor遺伝子ホモログsrrBの変異により二次代謝生産が数倍向上することを見いだし、制御機構の合理的改変に立脚した二次代謝生産の汎用的手法を確立した (Front. Microbiol. 2020)。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(70 results)
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[Journal Article] Substrate specificity of two cytochrome P450 monooxygenases involved in lankamycin biosynthesis2021
Author(s)
Aiko Teshima, Hisashi Kondo, Yu Tanaka, Yosi Nindita, Yuya Misaki, Yuji Konaka, Yasuhiro Itakura, Tsugumi Tonokawa, Haruyasu Kinashi, Kenji Arakawa
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Journal Title
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 85
Issue: 1
Pages: 115-125
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] SrrB, a pseudo-receptor protein, acts as a negative regulator for lankacidin and lankamycin production in Streptomyces rochei2020
Author(s)
Yuya Misaki, Shouji Yamamoto, Toshihiro Suzuki, Miyuki Iwakuni, Hiroaki Sasaki, Yuzuru Takahashi, Kuninobu Inada, Haruyasu Kinashi, and Kenji Arakawa
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Journal Title
Frontiers in Microbiology
Volume: -
Pages: 1089-1089
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The genome sequence of Streptomyces rochei 7434AN4, which carries a linear chromosome and three characteristic linear plasmids2019
Author(s)
Yosi Nindita, Zhisheng Cao, Amirudin Akhmad Fauzi, Aiko Teshima, Yuya Misaki, Rukman Muslimin, Yingjie Yang, Yuh Shiwa, Hirofumi Yoshikawa, Michihira Tagami, Alexander Lezhava, Jun Ishikawa, Makoto Kuroda, Tsuyoshi Sekizuka, Kuninobu Inada, Haruyasu Kinashi, Kenji Arakawa
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Issue: 1
Pages: 10973-10973
DOI
NAID
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Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Streptomyces rochei 7434AN4株の線状ゲノムの全塩基配列決定とその解析2020
Author(s)
Yosi Nindita, 稲田 晋宣, 曹 志生, Amirudin Akhmad Fauzi, 手島 愛子, 見崎 裕也, Rukman Muslimin, 楊 英杰, 志波 優, 吉川 博文, 田上 道平 Alexander Lezhava, 石川淳, 黒田 誠, 関塚 剛史, 木梨 陽康, 荒川 賢治
Organizer
日本農芸化学会2020年度大会（福岡）
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