生合成工学による新規大環状抗生物質の生成プラットフォーム開発

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21360404
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 仁平 卓也 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 教授 (70144441)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 浩 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 助教 (20294035) ; 木谷 茂 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 助教 (10379117)
• Keywords: 放線菌 / 糸状菌 / 生合成遺伝子 / 転写活性化因子

Research Abstract

糸状菌のシステムにおいて、異種遺伝子を迅速容易に発現するシステムとしてAspergillus oryzaeを用い、2個以上のコスミッドベクターを導入する系を確立し、この系を用いてシトルニン、ロバスタチン、テルレニンの異種生産に成功した。従来のわれわれの方法では、個々の生合成クラスター内に存在する経路特異的転写活性化因子の強発現により、異種遺伝子の高発現と化合物の高生産を達成していたが、本年度はこれに加えて、Penicillium中に二次代謝に特異的なグローバル転写活性化因子が存在することを明らかにした後、このグローバル転写活性化因子の導入により、生合成クラスター内に明確な転写活性化因子が存在しない場合でも、高発現を達成する系の構築に成功している。
放線菌のシステムにおいては、オンコセルカ症の特効薬で大環状マクロライドであるavermectinの生産菌であるStreptomyces avermitilisより、本avermectinの生産を制御する超微量ホルモンavenolideの単離に成功し、化学的全合成をも行って、その立体構造を含む全化学構造を明らかにした。この微量ホルモンの発見と構造決定と生合成を制御する各種制御因子の同定、解析を通じて、従来明らかでなかった大環状マクロライド生合成プラットフォームのカスケードを人為的に操作することに成功している。
既存の化合物に留まらず、新規な大環状化合物を見いだして、生合成プラットフォームの多様性を増すべく、高度の生物多様性を有するタイ王国より単離した微生物を探索した結果、新規な骨格を有するベータカルボリン化合物などを単離し、その全化学構造を決定するに至っている。

Research Products

• [Journal Article] Kitasetaline, a novel β-carboline alkaloid from Kitasatospora setae NBRC 14216^T (2012)
  • Author(s): Aroonsri, A., Kitani, S., Ikeda, H., Nihira, T.
  • Journal Title: J.Bioeng.Biotechnol Volume: (In Press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of Penicillium citrinum VeA and LaeA as global regulators for ML-236B production (2012)
  • Author(s): Baba, S., Kinoshita, H., Nihira, T
  • Journal Title: Current Genetics Volume: 58 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1007/s00294-011-0359-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sarmentamide, a novel hexadienamide from Thai soil actinomycetes (2012)
  • Author(s): Kitani, S., Tomio, A., Srichaisupakit, A., Intra, B., Panbangred, W., Oku, N., Igarashi, Y., Nihira, T.
  • Journal Title: Natural Product Research Volume: (In Press)
  • DOI: 10.1080/14786419.2012.671313
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prajinamide, a new modified peptide from a soil-derived Streptomyces (2012)
  • Author(s): Yasuhiro Igarashi, Yuki Tanaka, Megumi Ikeda, tsutomu oikawa, Shigeru Kitani, Takuya Nihira, Phayungsak Mongkol, Mayura Janhom, Watanalai
  • Journal Title: J Antibiotics Nature Volume: (In Press)
  • DOI: 10.1038/ja.2011.132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] VisG is essential for biosynthesis of virginiamycin S, a streptogramin type B antibiotic, as a provider of the nonproteinogenic amino acid phenylglycine (2011)
  • Author(s): Fitrianingsih, Kitani, S., Fukushima, E. and Nihira, T.
  • Journal Title: Microbiology Volume: 157 Pages: 3213-3220
• [Journal Article] Heterologous expression system in Aspergillus oryzae for fungal biosynthetic gene clusters of secondary metabolites (2011)
  • Author(s): Sakai, K., Kinoshita, H., Nihira, T
  • Journal Title: Appl Microbiol Biotechnol Volume: 93 Pages: 2011-2022
  • DOI: 10.1007/s00253-011-3657-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Total synthesis and absolute configuration of avenolide, extracellular factor in Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Nagamitsu, T., Uchida, M., Takamatsu, S., Arima, S.Miyamoto, K., Kitani, S.Nihira, T., Ikeda, H.
  • Journal Title: J Antibiotics Nature Volume: 64 Pages: 781-787
  • DOI: 10.1038/ja.2011.90
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Avenolide, a Streptomyces hormone controlling antibiotic production in Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Kitani, S, Miyamoto, K T, Takamatsu, S, Herawati, E, Iguchi, H, Nishimoto, K, Uchida, M, Nagamitsu, T, Omura, S, Ikeda, H, Nihira, T.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci Volume: 108 Pages: 16410-16415
  • DOI: 10.1073/pnas.1113908108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The autoregulator-receptor homologue AvaR3 plays a regulatory role in antibiotic production, mycelial aggregation and colony development of Streptomyces avermitilis (2011)
  • Author(s): Miyamoto, K., Kitani, S., Komatsu, M., Ikeda, H., Nihira, T.
  • Journal Title: Microbiology Volume: 157 Pages: 2266-2275
  • DOI: 10.1099/mic.0.048371-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of actinomycetes from plant rhizospheric soils with inhibitory activity against Colletotrichum spp., the causative agent of anthracnose disease (2011)
  • Author(s): Intra B, Mungsuntisuk I, Nihira T, Igarashi Y, Panbangred W
  • Journal Title: BMC Res.Notes Volume: 4 Pages: 98-98
  • DOI: 10.1186/1756-0500-4-98
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Research Experience between Thailand and Japan with JSPS Programs (2012)
  • Author(s): Nihira, T
  • Organizer: JSPS-NRCT Ronpaku Medal Award Ceremony 2012
  • Place of Presentation: タイ・バンコク(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-03
• [Presentation] Manipulation of Secondary Metabolism for Obtaining Novel Bioactive Compounds (2012)
  • Author(s): Nihira, T
  • Organizer: Thai Society for Biotechnology 2012
  • Place of Presentation: タイ・バンコク(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-01