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2012 Fiscal Year Annual Research Report

Mechanic analysis of biosynthetic machinery for microbial secondary metabolites

Planned Research

Project AreaBiosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification
Project/Area Number 22108003
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

江口 正  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (60201365)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2015-03-31
Keywords生合成 / 抗生物質 / 二次代謝物 / 生合成酵素 / 遺伝子クラスター
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、特徴ある化学構造と有用な生理活性を持つ微生物が産生する二次代謝産物に焦点を絞り、それらの生合成系を遺伝子・酵素レベルで精密に解析することを目的とし、放線菌の生産するポリケチドマクロラクタム抗生物質インセドニンの生合成遺伝子の機能解析を行った。インセドニンはStreptomyces sp. ML694-90F3から単離された抗腫瘍性24員環マクロラクタム配糖体抗生物質である。インセドニンのアグリコンは、特徴的なアミノ酸とポリケチド鎖が連結して構築すると考えられた。そこで先ず安定同位体標識した化合物の取り込み実験により、インセドニンのスターター生合成に関してはL-グルタミン酸からアミノ基転位反応により生成したβ-グルタミン酸を中間体とする、新規の生合成経路により構築された3-アミノ酪酸が前駆体になることが分かった。また、スターターを含めた詳細なインセドニン生合成機構を調べるために、生合成遺伝子を解析した。その結果、約138 kbpに渡る81個の読み枠(ORF)から成るインセドニン生合成遺伝子クラスターを決定した。さらに、スターターを含めた詳細なインセドニン生合成機構を調べるために本クラスター中の生合成遺伝子の機能解析を行った。その結果3-アミノ酪酸を特異的に認識・活性化してアシルキャリアータンパク質へと転移させる酵素IdnLM1と末端のアミノ基を保護するIdnLM7の酵素活性を見出した。これらは同様のマクロラクタム配糖体であるビセニスタチンと共通のスターター構築機構であることが分かり、生合成工学的手法により新たな分子創製も可能になると期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定であるマクロラクタム抗生物質の機能解析については、順調に進んでいる。また、新たな研究対象としているマクロラクタム配糖体抗生物質であるクレミマイシンの生合成遺伝子クラスターは既に取得し、現在解析を進めており、ほぼ予定通りに研究計画が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

今後は、アミノ配糖体抗生物質の生合成遺伝子の機能解析をさらに進めて、それらの基質特異性の解明へと進めていく予定である。マクロラクタム配糖体抗生物質に関しては、インセドニンおよびクレミマイシンに続き、ヒタチマイシン、SCH38518の生合成遺伝子クラスターの取得を行い、それらの機能解析を進めていく。また、アミノ配糖体抗生物質カナマイシン、トブラマイシン、ゲンタミシンの生合成遺伝子については、遺伝子クラスターが取得されているので、その情報を用いて糖転移酵素および糖修飾酵素を大腸菌あるいは放線菌にて発現し、その機能を解明する。

  • Research Products

    (12 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Potent Oligomerization and Macrocyclization Activity of the Thioesterase Domain of Vicenistatin Polyketide Synthase2012

    • Author(s)
      Fumitaka Kudo, Yusaku Asou, Moe Watanabe, Takashi Kitayama, Tadashi Eguchi
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 23 Pages: 1843-1846

    • DOI

      10.1055/s-0031-1290385

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Unique Pathway for the 3-Aminobutyrate Starter Unit from L-Glutamate through β-Glutamate during Biosynthesis of the 24-Membered Macrolactam Antibiotic, Incednine2012

    • Author(s)
      Makoto Takaishi, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 14 Pages: 4591-4593

    • DOI

      10.1021/ol302052c

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ドラフトゲノム情報に基づいたジテルペン抗生物質ソルダリン生合成の解析2013

    • Author(s)
      松浦 靖典、江口 正、工藤 史貴
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年度大会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス(宮城)
    • Year and Date
      2013-03-25
  • [Presentation] ビセニスタチン生合成における糖転移酵素VinCの結晶構造解析2013

    • Author(s)
      南後 恵理子、南 篤志、沼倉 真理緒、熊坂 崇、江口 正
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年度大会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス(宮城)
    • Year and Date
      2013-03-25
  • [Presentation] マクロライド系抗生物質FD-891生合成におけるメチル基転移酵素GfsGの機能解析2013

    • Author(s)
      山西 洋斗、小松原 彰子、茂木 篤志、工藤 史貴、江口 正
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学草津キャンパス(滋賀)
    • Year and Date
      2013-03-22
  • [Presentation] ヌクレオシド系抗生物質アリステロマイシン生合成遺伝子クラスターのクローニング2013

    • Author(s)
      高島 惇、工藤 史貴、江口 正
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学草津キャンパス(滋賀)
    • Year and Date
      2013-03-22
  • [Presentation] マクロラクタム抗生物質ビセニスタチンにおけるスターター生合成2012

    • Author(s)
      篠原 雄治、工藤 史貴、江口 正
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2012-10-16
  • [Presentation] 抗腫瘍抗生物質パクタマイシンの生合成研究2012

    • Author(s)
      平山 茜、工藤 史貴、江口 正
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2012-10-16
  • [Presentation] ネオマイシン生合成におけるラジカルSAM異性化酵素の機能解析2012

    • Author(s)
      星 正太、川島 大輝、工藤 史貴、江口 正
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2012-10-16
  • [Presentation] ジテルペングリコシド抗真菌剤ソルダリンの生合成研究2012

    • Author(s)
      松浦 靖典、江口 正、工藤史貴
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2012-10-16
  • [Presentation] マクロラクタム抗生物質クレミマイシンの生合成研究2012

    • Author(s)
      天貝啓太、工藤史貴、江口 正
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2012-10-16
  • [Presentation] マクロラクタム配糖体インセドニンの生合成におけるアミノ酸スターター部位構築機構2012

    • Author(s)
      高石 真、工藤 史貴、江口 正
    • Organizer
      第54回天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      東京農業大学世田谷キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2012-09-18

URL: 

Published: 2018-02-02  

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