2020 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanistic Analysis of Biosynthetic Machinery for Rational Redesign of Microbial Secondary Metabolites
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
16H06451
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
江口 正 東京工業大学, 理学院, 教授 (60201365)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 生合成 / 二次代謝物 / リデザイン / 酵素 / 遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主に以下の抗生物質群の生合成酵素の詳細な機能解析を行った。
1) カナマイシンの生合成酵素の機能解析
アミノグリコシド抗生物質カナマイシンの生合成機構を詳細な酵素反応レベルで解明することを目的として、本年度は種々の酵素の発現を行い、主に基質特異性および基質認識機構の解明を行った。まず、脱水素酵素KanD2およびアミノ基転移酵素KanS2が3糖である3“-デアミノ-3“-ヒドロキシカナマイシン群（A,B,C）を認識し、KanD2が補酵素としてNAD+を用い、3’’位の水酸基の酸化、KanS2アミノ基転移反応を行い、カナマイシンA,B,C へと変換することを明らかにした。また、KanD2と3”-デアミノ-3”-ヒドロキシカナマイシンとの複合体結晶の構造解析に成功し、詳細な基質認識機構を明らかにした。これにより，これまでに提唱されてきたカノサミンが生合成中間体であることを明確に否定できた。さらに、脱水素酵素KanQ、2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼKanJの基質特異性を検討し、カナマイシンCからカナマイシンBを経由してカナマイシンAに至ることを明らかにし、カナマイシン生合成が段階的に進行することを提唱した。
2) マクロラクタムポリケチド抗生物質類縁体の調製
マクロラクタム抗生物質に属するインセドニン及びヒタチマイシンの遺伝子破壊およびムタ生合成研究の結果、両者の類縁化合物を得ることに成功した。これにより、天然型とは異なったβ-アミノ酸を取り込ませ、新たなマクロラクタム化合物の創製も期待できると考えている。これにより、当初の目的の一つであった。遺伝子情報を基盤とした生合成リデザインによる新物質生産への応用に成功したものと考えられる。
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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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