2020 Fiscal Year Annual Research Report
Genome editing-based construction of mass production platform for natural products in Aspergillus oryzae
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
19H04644
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
丸山 潤一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (00431833)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 麹菌 / ゲノム編集 / 糸状菌 / 天然物 / 二次代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者らが麹菌Aspergillus oryzaeにおいて確立したゲノム編集CRISPR/Cas9システムによる高効率の多重遺伝子改変技術を活用して、異種天然物を高生産する麹菌の開発を目的とした。
糸状菌由来のテルペンを対象として、異種天然物生合成につながる代謝経路について多重遺伝子改変を行った。研究代表者らはゲノム編集を利用した多重遺伝子破壊技術に加えて、特定の染色体部位に遺伝子を繰り返し導入することが可能な多重遺伝子導入技術を開発した。テルペン合成に関連するアセチルCoA供給やエルゴステロール生合成の経路において、5つの代謝関連遺伝子の破壊および導入による多重改変を行った結果、異種天然物の生産量が約6倍まで増加した。多重代謝改変による異種天然物の大幅な生産性向上は、糸状菌でこれまで報告されていない顕著な成果である。
また、糸状菌の分化と二次代謝との関連に着目して、天然物の生産性向上に有用な分化制御因子の探索を行った。その結果、研究代表者らがこれまでに同定している分化制御因子のなかから、欠損によって異種天然物の生産量が約2.5倍増加する因子を見いだした。分化制御因子の欠損による異種天然物の高生産を示したことは、糸状菌において初めてである。
以上から、ゲノム編集技術を利用した効率的な多重遺伝子改変により、異種天然物の生産性向上に成功したことで、異種天然物を高生産する麹菌を開発する目標を概ね達成した。今後、異種天然物を大量に生産して供給する麹菌を利用して「稀少なものを大量につくる」ことにより、生合成研究の効率化や医薬など有用化合物の大量供給に貢献することが期待される。
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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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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Identification of the genes involved in oxidative transformations and intramolecular O,N- transacylation2021
Author(s)
Yulu Jiang, Taro Ozaki, Chengwei Liu, Yuya Igarashi, Ying Ye, Shoubin Tang, Tao Ye, Jun-Ichi Maruyama, Atsushi Minami, Hideaki Oikawa
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Journal Title
Organic Letters
Volume: 23
Pages: 2616-2620
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A CRISPR/Cas9-mediated gene knockout system in Aspergillus luchuensis mut. kawachii2020
Author(s)
Chihiro Kadooka, Masaaki Yamaguchi, Kayu Okutsu, Yumiko Yoshizaki, Kazunori Takamine, Takuya Katayama, Jun-Ichi Maruyama, Hisanori Tamaki, Taiki Futagami
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Journal Title
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 84
Pages: 2179-2183
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Biosynthesis of indole diterpene lolitrems: Radical-induced cyclization of an epoxyalcohol affording a characteristic lolitremane skeleton2020
Author(s)
Yulu Jiang, Taro Ozaki, Mei Harada, Tadachika Miyasaka, Hajime Sato, Kazunori Miyamoto, Junichiro Kanazawa, Chengwei Liu, Jun-Ichi Maruyama, Masaatsu Adachi, Atsuo Nakazaki, Toshio Nishikawa, Masanobu Uchiyama, Atsushi Minami, Hideaki Oikawa
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Journal Title
Angewandte Chemie International Edition
Volume: 59
Pages: 17996-18002
DOI
Peer Reviewed
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