2012 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on biosynthetic machineries for cyclic terpenoids and nucleoside antibiotics
| Project Area | Biosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification |
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| Project/Area Number |
23108101
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大利 徹 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70264679)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | インドールジテルペン / パキシリン / 糸状菌 / 生合成 / プレニルトランスフェラーゼ / ポリオキシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インドールジテルペン生合成酵素の解析：本年度は、パキシリンの生合成に関与するプレニル基転移酵素PaxCとPaxDの機能解析を行った（計画班、及川先生との共同研究）。これまでにScottらにより、パキシリン生産菌Penicillium paxilliに生合成遺伝子クラスターが同定され、paxB, C, G, M, P, and Qによりパキシリンが生成することが明らかにされている。このうち、paxCは、ゲラニルゲラニルインドールの生成に関与すると推定されていたが真の基質をはじめ詳細は未解明であった。そこで組換え酵素を用いて解析した結果、PaxDは、GGDPをindoleとindole-3-glycerol phosphateの両方に転移可能であるが後者がより良い基質であることを明らかにした。また、上記paxQの隣には、機能未知でプレニル転移酵素と相動性を有するpaxDが存在することから、組換え酵素を用いて解析した結果、パキシリンの20と21位にジメチルアリル2リン酸を2分子転移する活性を有することも明らかにした。このプレニル化パキシリンは、生産菌の培養液中にも微量存在したことから最終産物はプレニル化パキシリンであることが分かった。さらに、PaxCとPaxDの酵素学的諸性質を詳細に検討した。
ポリオキシン・フタロシンの生合成マシナリーの同定と再構築：ヌクレオシド系抗生物質であるポリオキシンやメナキノン新規生合成経路中間体であるフタロシンが持つヌクレオシドの5’位の炭素―炭素結合生成メカニズムの解明を目的に解析を行った。ポリオキシン生合成遺伝子は染色体上でクラスターを成していることが解っていることから、個々の遺伝子を組み合わせてポリオキシン非生産性のStreptomyces lividansに導入し、特異的な化合物が生産されるか検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
インドールジテルペンであるパキシリンの初発生合成反応は、PaxDがGGDPをindole-3-glycerol phosphateに転移することを明らかにした。またPaxDも機能解析しパキシリンの20と21位にDMAPPを転移することを明らかにした。両酵素の諸性質も明らかにしたことから順調に進展していると判断している。他方、ヌクレオシド系抗生物質であるポリオキシンの生合成機構の回目は若干遅れ気味であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
インドールジテルペン生合成酵素の解析に関しては、パキシリン類縁体でありAspergillus flavusが生産するaflatremの生合成に関与すると推定されるプレニル基転移酵素（atmD）やパキシリン類縁体のlolitremの生合成に関与すると推定されるプレニル基転移酵素と、その後の酸化・閉環機構に関与する酵素の探索と機能解析ついて検討する。
ポリオキシン・フタロシンの生合成マシナリーの同定と再構築に関しては、当初の計画通り進める。
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[Journal Article] Reconstitution of biosynthetic machinery for indole-diterpene paxilline in Aspergillus oryzae2013
Author(s)
K. Tagami, C. Liu, A. Minami, M. Noike, T. Isaka, S. Fueki, Y. Shichijo, H. Toshima, K, T. Dairi, and H. Oikawa
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Journal Title
JACS
Volume: 135
Pages: 1260-1263
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Molecular breeding of a fungus producing a precursor diterpene suitable for semi-synthesis by dissection of the biosynthetic machinery2012
Author(s)
M. Noike, Y. Ono, Y. Araki, R. Tanio, Y. Higuchi, H. Nitta, Y. Hamano, T. Toyomasu, T. Sassa, N. Kato, and T. Dairi
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: -
Pages: e42090
DOI
Peer Reviewed
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