海生糸状菌ポリケタイド生合成マシナリー

• Project Area: Biosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification
• Project/Area Number: 23108524
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 藤井 勲 岩手医科大学, 薬学部, 教授 (70181302)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 菌類 / ゲノム / 海洋資源 / バイオテクノロジー / ポリケタイド

Outline of Annual Research Achievements

海生糸状菌の二次代謝産物生合成遺伝子、特にポリケタイド合成酵素（PKS）遺伝子の解析を目的として、デカリン骨格を有し微小管重合阻害活性が報告されているphomoposidinの生産菌Phomopsis sp. TUF 95F47と、特異なビシクロ環系を有し神経突起生成活性が報告されているshimalactone Aの生産菌Emericella variecolor GF10の２株について、昨年度に引き続き、ドラフトゲノムデータをもとに解析を進めた。そのうち、shimalactone生産菌であるE. variecolor GF10株においては、contig-564中に確認したPKS遺伝子の発現プラスミドを構築し、これをAspergillus oryzae M-2-3に導入した。この形質転換体を誘導培養し、生産化合物を単離した。ついで、質量分析ならびに各種NMRによる構造解析を行った結果、本PKSの産物がshimalactone生合成の前駆体と予想されていたヘプタエニル β-ケトラクトンであることを確認することができた。これにより本PKS遺伝子を含む遺伝子クラスターがshimalactone生合成遺伝子クラスターであること明らかにすることができた。現在、各遺伝子の機能解析を進めている。また、E. variecolor GF10株には、このPKSを含め、24個のPKS遺伝子が存在することが確認された。研究対象として設定したもう一つの菌株であるPhomopsis sp. TUF 95F47においては、還元型RD-PKS遺伝子が47個、非還元型NR-PKSが22個存在していることを確認し、現在、PKSのドメイン構成と周辺遺伝子の解析からphomopsidin生合成のPKSを絞り込み、その機能解析を進めている。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identification of Csypyrone B2 and B3 as the minor products of Aspergillus oryzae type III polyketide synthase CsyB (2013)
  • Author(s): Makoto Hashimoto
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: 23 Issue: 3 Pages: 650-653
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2012.11.119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a key prenyltransferase involved in biosynthesis of the most abundant fungal meroterpenoids derived from 3,5-dimethylorsellinic acid (2012)
  • Author(s): Itoh, T.
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 13 Issue: 8 Pages: 1132-1135
  • DOI: 10.1002/cbic.201200124
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Terretonin biosynthesis requires methylation as essential step for cyclization. (2012)
  • Author(s): Y. Matsuda, T. Awakawa, T. Itoh, T. Wakimoto, T. Kushiro, I. Fujii, Y. Ebizuka, I. Abe
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 13(12) Issue: 12 Pages: 1738-1741
  • DOI: 10.1002/cbic.201200369
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reconstitution of a Secondary Metabolite Biosynthetic Pathway in a Heterologous Fungal Host. Fungal Secondary Metabolism (2012)
  • Author(s): Takayuki Itho
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 944 Pages: 175-182
  • DOI: 10.1007/978-1-62703-122-6_12
  • ISBN: 9781627031219, 9781627031226
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemical investigation of novel ascomycetes using PCR based screening approaches (2011)
  • Author(s): Juang Jumpathong, John Peberdy, Isao Fujii, Saisamorn Lumyong
  • Journal Title: World J.Microbiol.Biotechnol. Volume: 27 Issue: 8 Pages: 1947-1953
  • DOI: 10.1007/s11274-011-0651-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome screening for reducing type I polyketide synthase genes in tropical fungi associated with medicinal plants (2011)
  • Author(s): Juang Jumpathong, Yasuyo Seshime, Isao Fujii, John Peberdy, Saisamorn Lumyong
  • Journal Title: World J.Microbiol.Biotechnol. Volume: 27 Issue: 9 Pages: 1989-1995
  • DOI: 10.1007/s11274-011-0659-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic safeguard against mycotoxin cyclopiazonic acid production in Aspergillus oryzae (2011)
  • Author(s): Kato N
  • Journal Title: ChemBioChem. Volume: 12 Issue: 9 Pages: 1376-1382
  • DOI: 10.1002/cbic.201000672
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Convergent strategies in biosynthesis (2011)
  • Author(s): T.Dairi, T.Kuzuyama, M.Nishiyama, Fujii I
  • Journal Title: Nat.Prod.Rep. Volume: 28 Issue: 6 Pages: 1054-1086
  • DOI: 10.1039/c0np00047g
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 海生糸状菌Emericella variecolor GF10株のポリケタイド合成酵素遺伝子の機能解析 (2013)
  • Author(s): 橋元 誠
  • Organizer: 日本薬学会第133年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] 糸状菌のポリケタイド生合成マシナリー (2013)
  • Author(s): 藤井 勲
  • Organizer: 日本薬学会第133年会シンポジウム「天然物生合成マシナリー：薬学領域への展開」
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-03-28
  • Invited
• [Presentation] 糸状菌Talaromyces stipitatus由来MTドメインを有するタイプI型PKSの機能解析 (2012)
  • Author(s): 橋元 誠
  • Organizer: 第12回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-11-12
• [Presentation] 麹菌Aspergillus oryzae由来タイプIII型ポリケタイド合成酵素csyBの機能解析 (2012)
  • Author(s): 橋元 誠
  • Organizer: 第19回天然薬物の開発と応用シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-11-01
• [Presentation] Analysis of Polyketide Biosynthesis Genes in Fungi (2012)
  • Author(s): Isao Fujii
  • Organizer: International Conference of Natural Products Biosynthesis, 8th US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai, Hyogo, Japan
  • Year and Date: 2012-06-18
  • Invited
• [Presentation] Solanapyrone synthase, a possible Diels-Alderase (2011)
  • Author(s): Isao Fujii
  • Organizer: 17^<th> International Symposium on Flavins and Flavo proteins
  • Place of Presentation: UC Berkeley, Berkeley, USA
  • Year and Date: 2011-07-27
• [Remarks] 岩手医科大学薬学部・天然物化学講座ホームページ
  • URL: http://inpc.iwate-med.ac.jp/iNPC_IMU/HOME.html
• [Remarks]
  • URL: http://inpc.iwate-med.ac.jp/iNPC_IMU/HOME.html