2019 Fiscal Year Annual Research Report
Predicting the chemical space generated by fungal polyketide synthase-nonribosomal peptide synthetase (PKS-NRPS) hybrid
| Project/Area Number |
17K19214
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
南 篤志 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40507191)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
|
| Keywords | 遺伝子重複 / 天然物 / 構造多様性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
生合成遺伝子の異種発現による天然物生産が可能な時代が到来し、微生物分野では「培養」から「生合成マシナリーの人為的再構築」へのパラダイムシフトが起こりつつある。医薬品や化学ツールとしての天然物の重要性を考慮すると、「遺伝子情報に基づいた天然物の構造予測と生産」が実現すれば分野を横断するより大きな変化につながると考えられる。こうした背景下、本研究課題では、糸状菌由来の繰り返し型ポリケタイド合成酵素PKS(-NRPS)をモデルとしてアミノ酸配列から構造の新規性を予測できるか否かを検証する。具体的には、①バイオインフォマティクスを基盤としたポリケタイド系天然物生合成遺伝子の系統的な解析、②骨格構築酵素遺伝子の異種発現による機能解析を通して、提唱した仮説の妥当性を評価した。
提唱した仮説の妥当性を検証するため、公共データベースから糸状菌由来のPKS-NRPSを含む遺伝子クラスター（1419種）を取得し、各骨格構築酵素の系統樹解析を行った。次いで、特徴的な構造を与える鍵修飾酵素遺伝子に注目して分類することで、最終的に27種のグループに分類できた。この分類の過程で、互いに相同性のある骨格構築酵素遺伝子の周辺には類似した修飾酵素遺伝子が存在しているという当初仮説を実証した。また、この仮説は、既知骨格構築酵素と類似の機能未知酵素の異種発現により実験的にも検証した。最終的に分類できた数は、糸状菌が生産するポリケタイド系天然物の骨格の種類に相当すると考えている。申請者の知る限りにおいて、本成果は、バイオインフォマティクス解析により天然物の種類について検討した初めての例である（論文投稿準備中）。
|
