2021 Fiscal Year Research-status Report
複数の遺伝子領域が関与する糸状菌二次代謝物の構造多様化機構の解明
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21K14795
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
岸本 真治 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (40814330)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ベンゾフラン / フミマイシン / 酵素反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト病原糸状菌Aspergillus lentulusが生産する新規化合物レントフラニンは二種類の化合物テレイン、フミマイシンと同じポリケチド合成酵素によって生合成されていることがこれまでの研究で判明している。本研究は構造の異なるこの三種類の化合物の作り分けのメカニズムを解明することを目的として行った。
まずこれらの骨格がどのように構築されているかを明らかにするべく同位体標識実験を行ったところ、レントフラニンとフミマイシンの芳香環の標識パターンが一致した。また、テレインの生合成遺伝子クラスター（Alterクラスター）中の遺伝子のノックアウトライブラリーを作製して解析することで、このクラスター中の三つの遺伝子のみがレントフラニンとフミマイシンの生合成に関与していることを明らかにした。これにより、テレインはこの三つの遺伝子が働いた後にAlterクラスター中の遺伝子が修飾することで生合成される一方、ベンゾフラン骨格を有するレントフラニンとフミマイシンは別の領域の遺伝子が働くことで生じていることが明らかとなった。
レントフラニンとフミマイシンの構造形成に関わる別の遺伝子についてはAlterクラスターで形成される箇所を除いた化合物の構造から推測した。この推測した非リボソームペプチド合成酵素遺伝子をノックアウトすると、両化合物の生産が完全に消失した。これによりAlterクラスターによって構築された骨格に非リボソームペプチド合成酵素によって合成される化合物が縮合することでレントフラニンとフミマイシンが生成していることが明らかとなった。さらにこの酵素について大腸菌を用いて精製酵素を取得し、Alterクラスター産物を模したヒドロキノンを添加して反応させることでフミマイシン類似化合物を生じさせることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
テレインと他二つの化合物の分岐点を明らかにすることができた。また、フミマイシンについては類縁化合物の創製に成功しており、現在そのメカニズム解明も進行中である。レントフラニンについてはまだ理論段階であるものの、現在解明途中のフミマイシン生成メカニズムから類推することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
フミマイシン型の類縁化合物の生成には成功したがレントフラニン型については精製酵素を用いた反応でまだ生成に成功していない。別の遺伝子が必要なのか、それとも何らかの条件が適していないのか現在精査中である。別の遺伝子が関与している場合には発現条件が一致あるいは近い遺伝子を中心に探索する予定である。しかし、さらに別の領域に存在する遺伝子が関与する場合は現在の技術では見つけることが難しい。そこで、現在明らかにしている生合成酵素と相互作用する酵素を生産菌であるAspergillus lentulus中で探索する方法を確立することを計画している。
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| Causes of Carryover |
残存金額が少額であったため金額調整をせず次年度へと持ち越した。次年度分と合わせて物品費等に適切に使用する予定である。
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Research Products
(13 results)
