2017 Fiscal Year Annual Research Report
Collective activation of silent biosynthetic pathways for bioactive compounds by small diffusible signaling molecules
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16K14915
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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 – 2018-03-31
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| Keywords | シグナル分子 / 二次代謝生合成 / 放線菌 / ゲノムマイニング / P450 / デヒドロゲナーゼ / ブテノライド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Streptomyces属放線菌の二次代謝は、ごく微量(nMオーダー)の微生物ホルモン様シグナル分子により誘導制御されている。本研究では、我々が見出した2,3-二置換ブテノライド型シグナル分子SRBに注目し、菌群における多様性解析および生合成機構・構造活性相関、さらには合成酵素と機能の相関性の解明を目指した。平成29年度は以下の項目を実施した。
(1) SRB型シグナル分子の多様性解析：前年度に加えて新たに50株の放線菌について醋酸エチル抽出し、SRB合成欠損株KA20株への添加実験を行ったところ、ランカサイジン(LC)およびランカマイシン(LM)の生産回復は認められなかった。本成果は、放線菌におけるSRB型分子の特異性を示唆している。
(2) SRB型シグナル分子を利用した休眠二次代謝遺伝子の発現誘導：(1)と関連しているが、「シグナル分子は特異的リセプターへの結合を介して二次代謝誘導を引き起こすため、シグナル分子の合成欠損株は、同時に二次代謝非生産の可能性が高い」、と考えられる。そこで、SRB型分子の誘導能を(1)で用いた計80株にて調べることとした。15株において解析したところ、SRB添加により代謝プロファイルが変化した株が5株認められた。
(3) 高機能化を指向したSRBの生合成機構解析：P450モノオキシゲナーゼSrrOの基質特異性解析を行い、C-1'の水酸基の立体化学に関しては、R体、S体ともにC-6'メチレン酸化反応が進行することを明らかにした。また、その変換効率は、若干R体のほうが高い反応効率で進行していることが分かった。以上、ブテノライド骨格近傍のC-1’位水酸基の立体化学に関しては、SrrOの基質認識は寛容であることを見出した。また、デヒドロゲナーゼ遺伝子srrGの変異株はLC, LMを生産せず、SRB生合成への関与が示唆された。
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