2016 Fiscal Year Annual Research Report
Integration of structural basis for secondary metabolite biosynthesis, regulation, and morphological development coded on the Streptomyces genome
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16H04917
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
荒川 賢治 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (80346527)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 二次代謝産物 / 放線菌 / 形態分化 / 制御カスケード / アゾキシアルケン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放線菌Streptomyces rochei 7434AN4株は、３つの線状プラスミドpSLA2-L, -M, -Sをもち、２つのポリケチド抗生物質ランカサイジン(LC)・ランカマイシン(LM)を生産する。本研究では、二次代謝生合成、形態分化、シグナル分子制御の統合深化を目指しており、平成28年度は以下の３課題を遂行した。
[課題１]アゾキシアルケン化合物の生合成マシナリーの先導的解明【二次代謝生合成】； S. rochei染色体にコードされたアゾキシアルケン化合物KA57-A生合成遺伝子クラスターの網羅的遺伝子破壊および代謝産物解析を行った。短鎖脂肪族アミンの酸化酵素およびキナーゼ遺伝子が、本化合物の生合成に必須であることを明らかにした。
[課題２]染色体環状化株における欠失領域の特定【形態分化】； YN-P7, YN-P145株における染色体の環状化領域特定のため、Illumina HiSeq 2000 次世代シークエンサー解析を行った。両株とも染色体末端の配列は欠失しており、その欠失領域は野生株7434NA4株と比較して0.98 Mb, 1.51 Mbであることが分かった。今回の解析では両端融合配列の取得には至らず、PCR walkingによる決定を目指す。
[課題３]シグナル分子制御シグナルカスケードの網羅的解析【シグナル分子制御】； TetR型リプレッサー遺伝子srrBの機能解析を目指し、各種遺伝子破壊株のLC, LM生産量を調べた。その結果、srrB変異によりLCは11倍、LMは4倍の生産量増大が認められた。
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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
[課題１]において、KA57-A生合成に必要不可欠なクラスターの特定に成功した。他のアゾキシアルケン生合成遺伝子クラスターの塩基配列解析も進めており、in silico比較解析と遺伝子破壊実験、さらに酵素変換実験などを通じて、アゾキシ結合形成メカニズムの先駆的解明が期待できる。
[課題２]において、次世代シークエンスにより欠失領域の推定に成功した。しかし、両端が融合した塩基配列のデータ取得には至らなかった。本領域にトランスポゾンなど高度重複配列の存在が考えられるため、コスミドの取得やPCR walkingによる融合配列の取得を目指す。
[課題３]において、リプレッサー変異による代謝増強に成功した。本成果により、制御遺伝子改変による休眠二次代謝の覚醒戦略を立案できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
【二次代謝生合成】引き続きKA57-Aの生合成メカニズム解析を進めるとともに、ゲノム解析で見出した特異生合成マシナリー（C-P化合物、擬オリゴ糖など）の遺伝子発現活性化と代謝産物取得を目指す。
【形態分化】各染色体環状化株における表現型と遺伝子欠失領域の関係を明らかにすべく、欠失領域の遺伝子相補実験などを行う。
【シグナル分子制御】リプレッサー変異により生じた代謝プロファイル変化について、遺伝子発現と代謝の経時変化を指標に解析する。また、生合成クラスターの発現標的の特定なども行い、制御カスケードの全貌解明を目指す。
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[Journal Article] Antitumor activity of lankacidin antibiotics is due to microtubule stabilization via a paclitaxel-like mechanism2016
Author(s)
Ahmed Taha Ayoub, Rabab Ahmed, Jack Xiao, Cody Wayne Lewis, Tatiana Tilli, Kenji Arakawa, Yosi Nindita, Gordon Chan, Luxin Sun, Mark Glover, Mariusz Klobukowski, Jack Tuszynski
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Journal Title
J. Med. Chem.
Volume: 59
Pages: 9532-9540
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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