Synthesis of desined biosynthetic gene cluster for specialized metabolite to express in different genus host

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15410
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Hashimoto Takuya 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10783714)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生合成 / 人工遺伝子クラスター / 異種発現 / 放線菌 / Streptomyces / 合成生物学 / コドン最適化

Outline of Final Research Achievements

A biosynthetic gene cluster for YM-254890 (YM) from Chromobacterium sp. was attempted to be expressed in Streptomyces hosts. Artificial biosynthetic gene clusters for YM-254890 were designed in silico. And to complete the synthesis of the designed gene cluster which spans 37 kb, 37 DNA fragments were synthesized. The fragments are assembled for the complete designed biosynthetic gene cluster. Finally the gene cluster was constructed according to the design, and evaluated in three actinomycete hosts. However, production of the final compound could not be confirmed.

Free Research Field

天然物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイオエコノミーへの関心から、合成生物学を利活用した物質生産技術が求められている。しかし系統的に大きく異なる属レベルで異なる遺伝子の異種発現は困難なことが多く、遺伝子利用における課題である。そこで、本研究では属レベルで系統の異なる微生物による化合物生産を目指し試みとしてChromobacterium sp. QS3666に由来する二次代謝生合成遺伝子クラスターを、Streptomyces属放線菌に導入して物質生産を検討した。さらに断片化された合成DNAから人工生合成遺伝子クラスターを構築する手法を開発し、将来の人工生合成遺伝子クラスターの利活用のための技術開発を行った。