2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a heterologous expression method for exploitation of large biosynthetic gene clusters over 200 kb.
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18K14349
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
橋本 拓哉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (10783714)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 異種発現 / 細菌人工染色体 / 放線菌 / 二次代謝 / ポリケタイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細菌が持つポリケタイドや非リボソーム型ペプチドの生合成遺伝子は100 kb を超えることが多く、異種発現を行う上での一つの障壁となっている。200 kb を超える遺伝子クラスターを安定的にクローニング、そして発現することができれば、ほぼすべての生合成遺伝子を異種発現として利用できるようになる。この目的を達成するために、陸上微生物由来では最大の員環数を持つ60員環化合物、quinolidomicinの生合成遺伝子クラスターをモデルにして異種発現を試みた。本遺伝子クラスターは200 kb を超えることがゲノム解析から明らかにされた。215 kbにわたる推定生合成遺伝子クラスター領域の全長を細菌人工染色体を用いて取得した。取得したクローンをS. lividans TK23ΔredDX株を宿主に導入したが、単にクローンを導入しただけでは化合物の生産は見られなかった。そこで取得クローンを転写因子と共導入したところ、quinolidomicinの異種発現に成功した。高分解能マススペクトルにより解析した結果、報告されたquinolidomicinの構造に誤りがあることが示唆された。そこでquinolidomicinを取得し、高分解能マススペクトルと1H-15N HMBC測定を行った結果、発色団であるベンゾキノンにおける5位の置換基がアミノ基であることを明らかにした。本研究の結果によって実際に200 kb を超える生合成遺伝子クラスターを利用して実際に化合物の生産が可能なことを示した。
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