未踏の新奇ポリケタイド生合成遺伝子を標的とするポストゲノム型天然物探索

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H05055
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 浅井 禎吾 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60572310)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 天然物化学 / 異種発現 / 生合成 / ポリケタイド合成酵素

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、糸状菌の有する特異なドメイン構造を有するポリケタイド合成酵素の機能解明とそれらがつくり出す化合物の取得を目的として行った。データベースを利用してN末端に特異なドメインを有するポリケタイド合成酵素遺伝子 (A-PKS) とC末端にカルニチン転位酵素と相同性を示すドメインを有するポリケタイド合成酵素遺伝子 (C-PKS) をゲノムマイニングにより見出した。まずA-PKSについて、6属の菌のDNA上に見出した遺伝子をそれぞれクローニングし、麹菌で異種発現させた。得られた形質転換株を６種くらいの条件にて培養し、抽出物をUV, MS, 蒸発光散乱など、複数の検出器を用いて解析した。しかし、いずれの形質転換体も導入遺伝子に由来する化合物の生産は示さなかった。A-PKSは単独では物質生産に繋がらないと判断し、現在は、周辺の遺伝子を含めた多重遺伝子導入株を作製し、それらの代謝物の解析を試みている。次に、C-PKSについても同様に、複数の菌種で見出したものを単独で発現させた麹菌異種発現株を作製した。いくつかの遺伝子導入株では新規ポリエン脂肪酸の生産が確認されたが、C末端のドメインが機能したとは考えにくい構造であった。現在、植物病原菌のColletotrichum属のゲノム上に見出したC-PKSを含む遺伝子クラスターについて、麹菌内での再構築を試みている。順次遺伝しを導入し、それぞれの形質転換株の代謝物を解析することで、C-PKSの機能を解明することを目指している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ユニークなドメイン構造を有する多様な遺伝子をゲノムマイニングにより見出すことに成功した。
それらを順次麹菌で異種発現したが、現状、標的遺伝子に由来する化合物の取得にはいたっておらず、
これらの遺伝子機能についても明らかにすることができていない。

Strategy for Future Research Activity

標的ポリケタイド合成酵素を単独で発現させるだけでは、それらに由来する化合物が検出できないことがわかった。
そこで、余分な遺伝子を含めて、可能性のある遺伝子を多数同時に麹菌に導入することで、まず、クラスターに由来する化合物を取得し、その構造から必要十分な遺伝子セットを推測し、それに基づいて麹菌異種発現を再度設計することで個々の遺伝子機能を明らかにすることを目指す。