Post-genomic natural discovery focused on unique polyketide synthase genes

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H05055
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Natural medicines
• Research Institution: Tohoku University (2018-2020); The University of Tokyo (2017)
• Principal Investigator: Asai Teigo 東北大学, 薬学研究科, 教授 (60572310)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 天然物化学 / 生合成 / 二次代謝 / ポリケチド / 異種発現 / ゲノムマイニング

Outline of Final Research Achievements

In this study, we carried genome mining based on the polyketide synthase (PKS) gene of filamentous fungi and explored gene or gene clusters of unprecedented PKS genes, and heterologously expressed them in Aspergillus oryzae to produce natural products with novel structure and biological activities. As a result, we succeeded in discovering a PKS that shows the maximum number of repetitions as a filamentous fungus iterative PKS and a new polyene macrolide. We also succeeded in discovering new antibacterial active macrolides with phoscocholine and phosphoethanolamine, and characterized the enzymes that added them to macrolide skeleton. The results of this research will accelerate the discovery of new natural products that will be useful in drug development in the future.

Free Research Field

天然物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

天然物はこれまでに数多くの医薬品開発に貢献してきた重要な医薬資源である。しかしながら、新規天然物の発見や天然物の供給に様々な問題点があり、医薬品開発の現場から遠ざかっている。本研究成果は、新しい天然物を合理的に効率よく発見する方法を示すものであり、持続的な医薬シーズ供給を可能にするものである。また、現在治療薬が乏しい非結核生抗酸菌に対する抗菌物質の発見は、新しい治療薬の開発につながる成果であり、天然物の医薬品開発における有用性を示す結果である。