2021 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring new biologically active metabolites using unidentified gene clusters from Basidiomycota genomes
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19H02891
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
及川 英秋 北海道大学, 理学研究院, 特任教授 (00185175)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 篤志 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40507191)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 担子菌 / 異種発現 / ゲノム編集 / 天然物 / ゲノムマイニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
担子菌のゲノム上に存在する生合成遺伝子クラスター（BGC）を用いた物質生産において、酵素触媒は時々極めて興味深い変換反応を触媒することが知られる。今回抗腫瘍性物質melleolideの生合成において、鍵中間体の二重結合の異性化する特異な酸化酵素を見つけたが、その詳細を解明すべく検討した。その結果、通常半反応しか触媒しない酸化酵素が逆反応である還元も触媒する際、他の酸化還元酵素と共同で二重結合を異性化することを見出した。先に発見した2種の酸化還元酵素による立体化学の反転とともに、担子菌のBGC上に存在する類似の酸化還元酵素の異常反応で、天然物に構造多様性を付与する戦略が採用されていることを明らかにした。
またゲノム編集を用いたCas9プラスミドのマーカーリサイクリングとHot spot-ノックイン法を組み合わせた手法により、担子菌由来代謝産物の原料であるsterpurene, hirsutene生産株のゲノム上に存在するBGCをモデルホストである麹菌に導入し、異種発現を検討した。水酸化酵素チトクロームP450など修飾遺伝子の導入により、重要中間体を得ることに成功した。BGCの最終産物が不明なため、今後追加導入により、活性物質の生産が期待される。
これに加え、本プロジェクトで開発されたHot spot-ノックイン法により、 宿主特異的毒素ACR-toxin、マイコトキシン 黄変米中毒原因毒素cyclochlorotine、特異な5環性構造を有するセスタテルペンaspterpenacidなどの生産に成功するとともに、ポリケタイド系天然物の鎖状生成物の立体制御における論理的予測則の提案などへの適用も行った。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Biochemistry-guided prediction of the absolute configuration of fungal reduced polyketides2021
Author(s)
J. Takino, A. Kotani, T. Ozaki, W. Peng, J. Yu, Y. Guo, S. Mochizuki, K. Akimitsu, M. Hashimoto, T. Ye, A. Minami, H. Oikawa
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Journal Title
Angew Chem Int Ed
Volume: 60
Pages: 23403-23411
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Biosynthesis of Cyclochlorotine: Identification of the Genes Involved in Oxidative Transformations and Intramolecular O,N- Transacylation2021
Author(s)
Y. Jiang, T. Ozaki, C. W. Liu, Y. Igarashi, Y. Ye, S. Tang, T. Ye, J. Maruyama, A. Minami, H. Oikawa
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Journal Title
Org Lett
Volume: 23
Pages: 2616-2620
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Genome-based discovery of enantiomeric pentacyclic sesterterpenes catalyzed by the fungal bifunctional terpene synthases2021
Author(s)
L. Jiang, X. Zhang, Y. Sato, G. Zhu, A. Minami, W. Zhang, T. Ozaki, B. Zhu, Z. Wang, X. Wang, K. Lv, J. Zhang, Y. H. Wang, S. S. Gao, C. Liu, T. Hsiang, L. Zhang, H. Oikawa, X. Liu
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Journal Title
Org Lett
Volume: 23
Pages: 4645-4650
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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