2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Biosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification |
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| Project/Area Number |
22108001
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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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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
及川 英秋 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00185175)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 治生 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (90159632)
斉藤 和季 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (00146705)
江口 正 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60201365)
五味 勝也 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (60302197)
金谷 重彦 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (90224584)
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| Keywords | ペプチド合成酵素 / 大腸菌 / 抗腫瘍性物質 / 化学酵素合成 / 生合成 |
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| Research Abstract |
22年度は、1)天然物の設計図解読;2)異種発現系の構築;3)天然物生合成酵素の機能解析および生産に関して以下の成果が得られた。1)としては、Nocardiaの放線菌ゲノム情報に基づく生合成遺伝子群の同定と実際の物質生産(nocobactinNA)やメタボロームデータに基づくシロイヌナズナの生産するフラボノイド代謝産物の生合成遺伝子の同定などの成果が出た。項目2では、モデル放線菌Str.avermitilisを宿主とする4種の代表的抗生物質の生産に成功し、糸状菌A.oryzaeによる発現系の汎用性を確認すべく、ペニシリンの高生産条件の検討が行われた。項目3では、代表的天然物骨格合成酵素ペプチド系NRPSの新機能が、抗腫瘍性物質saframycinの骨格系で見出され、5環性の複雑な骨格が単一の酵素で作り上げられることが判った。さらに骨格修飾酵素の基質受容性や多機能性を検証すべく、放線菌の代謝産物マロライド系抗生物質FD-891の水酸化酵素gfsFについて機能解析され、単一の酵素がエポキシ化と水酸化を触媒することを明らかにした。また酵素の立体構造に基づいた機能改変として植物由来のベンザルラクトン合成酵素(ポリケタイド合成酵素III型の一種)部位特異的変異を行い、合成基質をスターターとして用いることにより、種々の誘導体の合成に成功した。最後に普遍性の高い経路(メバロン酸経路)への基質供給系に新たな酵素(アセトアセチルCoA合成酵素)が見つかり、その機能解析が終了した。このように、設計図解読や遺伝子発現系、さらにはそれを用いた物質生産に必要な基礎的知見が集積させることができた。
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