2020 Fiscal Year Annual Research Report
Rational design for activation of cryptic natural products in streptomycetes
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18K05390
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木谷 茂 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 准教授 (10379117)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 抗生物質生産 / 放線菌 / 二次代謝シグナル / 休眠二次代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放線菌は、多くの二次代謝クラスターを有するにも関わらず、このクラスターの9割が休眠状態にある。この休眠能力を活性化できれば、新たな生理活性物質を、限定された生物資源より発掘できる。本研究では、二次代謝シグナル系の操作により、放線菌の休眠二次代謝能を包括的に覚醒させ、新規有用物質を創出することを主たる目的とする。
今年度は、Streptomyces bambergiensisの二次代謝シグナル合成酵素と推定される遺伝子を破壊した場合に、生産変動する代謝物の同定を目指した。生産が変化した代謝物を精製し、その構造を推定した結果、ブテノライド環を有する化合物であることが分かった。この構造は、Streptomyces albusのブテノライド化合物と同一であったことから、ブテノライド化合物を介した二次代謝シグナル系が広く存在することが示唆された。
２つ目の研究として、二次代謝シグナル系の改変により同定したキタセタリンに着目した。キタセタリン生合成酵素のホモログを複数の放線菌にて見出したことから、同酵素遺伝子を大腸菌にて発現させ、その代謝物を解析した結果、1-アセチル-3-カルボキシ-β-カルボリンを生合成することが判明した。同化合物は、他の放線菌においても発見されていることから、放線菌に共通の二次代謝産物であることが考えられ、その微生物間機能に興味が集まる。
３つ目の研究として、二次代謝シグナル系にあると予想されるbldA遺伝子に注目した。本遺伝子は放線菌の胞子形成に関与することが知られることから、胞子形成能を欠失するStreptomyces sp. BB47株に正常なbldA遺伝子を導入した。その結果、代謝物プロファイルが変化したことから、新たな二次代謝系のスイッチがオンになったと考えられる。
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