2022 Fiscal Year Annual Research Report
ゲノムマイニングと生合成酵素阻害剤処理を組み合わせた手法による新規化合物の探索
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20K05872
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
加藤 直樹 摂南大学, 農学部, 准教授 (90442946)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 生合成遺伝子クラスター / 糸状菌二次代謝 / 天然物生合成 / デカリン合成酵素 / 阻害剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然物の創薬資源としての重要性は不変である。昨今の新規化合物発見の困難さを克服するための鍵が、微生物ゲノムに眠る多数の二次代謝物生合成遺伝子クラスター（BGC）である。ゲノムマイニングに生合成酵素阻害剤処理を組み合わせた新たな探索系を構築することが本研究の目的であり、デカリン合成酵素Fsa2とその生合成経路をモデルに、新規化合物とそのBGC取得を目指した。
Sequence similarity network（SSN）解析に基づくゲノムマイニングにより、Fsa2ホモログを含むBGCをその相同性から分類し、代謝物との紐付けがされていない未解析BGC群を見出し、さらに当該BGCを保持する糸状菌株のノックアウト実験を行うことで、デカリン化合物とBGCとの紐付けを行った。次に阻害剤スクリーニングに向けたProof-of-concept実験として、これまでに取得してきたデカリン化合物生産菌5株を用いて、デカリン合成酵素阻害剤の培地への添加により標的化合物の生産が阻害されることを確認した。その培養条件を用い、土壌分離糸状菌を対象に阻害剤添加により代謝物生産パターンの変化する菌株の探索を行った。阻害剤添加により生産が阻害された菌株の中から、系統分類的にレアな糸状菌株についてのゲノム解読を実施し、推定デカリン化合物BGCを保持する糸状菌株を複数取得した。そのうちの1株が新規デカリン化合物の生産菌であることを突き止めた。
このように、二次代謝特異的な生合成酵素阻害剤を用いた探索系が、特定の部分構造を有する天然物を効率的に探索・収集でき、BGCへの紐付けも容易であることを実証した。新規天然物探索の新たな手法の1つとなることが大いに期待できる。
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