Elucidation of structural diversification mechanism of natural product focusing on gene duplication

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02835
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Minami Atsushi 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40507191)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 天然物 / 生合成 / 酵素

Outline of Final Research Achievements

Talaromyces islandicus is a unique fungus that produces more than 20 numbers of anthraquinones (AQs) and their dimeric natural products, bisanthraquinones (BQs). These compounds share a 9,10-anthracenedione core derived from emodin. Two biosythentic genes for synthesizing AQs and BQs were characterized by performing heterologous expression, biotransformation, and in vitro enzymatic reactions, providing insight into the structural diversification mechanism to synthesize structurally related AQs/BQs.

Free Research Field

天然物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

天然物は、生物が数十億年かけてスクリーニングした機能性分子である。低分子医薬において中心的な役割を果たしている他、タンパク質間相互作用の制御、標的タンパク質の分解誘導などの新しい概念に基づく創薬研究においてもその重要性が指摘されている。こうした多彩な生物活性は、天然物のもつ特徴的な化学構造に起因している。本研究により、その構造多様性が創出されるメカニズムの一端を解明できたため、将来的には、生物システムを模倣する形で、新たな天然物を合理的につくりだすことができるようになると考えている。