2020 Fiscal Year Annual Research Report
糸状菌未開拓マクロライド生合成経路の再構築と再設計による新規抗生物質シーズの開拓
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
19H04642
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
浅井 禎吾 東北大学, 薬学研究科, 教授 (60572310)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 天然物 / マクロライド / 生合成 / 合成生物学 / 糸状菌 / 活性天然物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、糸状菌のゲノム上に存在する、マクロライド生合成遺伝子クラスターの探索とそれらを活用する新しい物質創製研究を展開することを目的として行った。まず、利用するマクロライド天然物を獲得するために、以前等研究室で見出した糸状菌の大環状ポリエンマクロライド生合成遺伝子のアミノ酸配列を指標とするゲノムマイニングを行った。その結果、150種以上の菌株のゲノム上に250以上の推定マクロライド生合成遺伝子クラスターを発見した。それらについて、倍オインフォマティクスを用いてクラスターを解析すると、GPI-ホスホエタノールアミン転移酵素と相同性を示す酵素を含むユニークな一群のクラスターを発見した。その中で、Aspergillus kawachiiとColletotrichum incanumのゲノム上に存在するAkmlクラスターとCimlクラスターについて、麹菌異種発現系を用いてそれぞれ再構築した。得られた形質転換株を培養することで、Akmlクラスターからは24員環構造にホスホエタノールアミンが付加したマクロライドの、Cimlクラスターでは、22員環構造にホスホコリンが付加したマクロライドの生合成が確認された。次に、それぞれのクラスターの修飾段階をコードする酵素と、マクロライド骨格形成に関わる酵素の組み合わせを人為的に変換したクラスターを再設計し麹菌で発現させた。その結果、天然にはコードされていない修飾様式のマクロライド天然物の創製に成功した。得られた新規マクロライドに関して、種々の抗菌活性試験を行った結果、非結核性抗酸菌に対して抗菌活性を示す化合物を見出した。現在、本研究で見出したマクロライド生合成資源を活用したさらなる天然物創製研究を実施している。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Synthetic biology based construction of biological activity-related library of fungal decalin-containing diterpenoid pyrones2020
Author(s)
Kento Tsukada, Shono Shinki, Akiho Kaneko, Kazuma Murakami, Kazuhiro Irie, Masatoshi Murai, Hideto Miyoshi, Shingo Dan, Kumi Kawaji, Hironori Hayashi, Eiichi N. Kodama, Aki Hori, Emil Salim, Takayuki Kuraishi, Naoya Hirata, Yasunari Kanda & Teigo Asai
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Genome Mining-Based Discovery of Fungal Macrolides Modified by glycosylphosphatidylinositol (GPI)-Ethanolamine Phosphate Transferase Homologues2020
Author(s)
Yohei Morishita, Yu Aoki, Mei Ito, Daisuke Hagiwara, Kensho Torimaru, Daichi Morita, Teruo Kuroda, Hanako Fukano, Yoshihiko Hoshino, Masato Suzuki, Tohru Taniguchi, Keiji Mori, and Teigo Asai*
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Journal Title
Organic Letters
Volume: 22
Pages: 5876-5879
DOI
Peer Reviewed
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