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2014 Fiscal Year Annual Research Report

Calyculin A生合成機構の解析

Publicly Offered Research

Project AreaBiosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification
Project/Area Number 25108705
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

脇本 敏幸  東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (70363900)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
KeywordsカリクリンA / 海綿 / 生合成
Outline of Annual Research Achievements

本研究では伊豆半島産チョコガタイシカイメンに含まれる細胞毒性物質カリクリンAの生合成経路の解明を目指した。カリクリンAはタンパク質脱リン酸化酵素1および2Aを特異的に阻害し、各種がん細胞に対してpMオーダーで増殖阻害活性を示す。我々はカリクリンAの生合成遺伝子クラスターの探索を進め、チョコガタイシカイメンよりメタゲノムライブラリーを作成、ポリケタイド合成酵素遺伝子に保存性の高い配列を足掛かりとしてスクリーニングを行った。その結果、全長150 kbpに及ぶ長大な生合成遺伝子クラスターの取得に至った。予想通り、本遺伝子クラスターはⅠ型ポリケタイド合成酵素と非リボソーム型ペプチド合成酵素をコードしており、それらのモジュールやドメインの構成はカリクリンAの構造と良い一致を示した。さらに、いくつかの推定修飾酵素について機能解析を試みた。遺伝子クラスター上流には3つのリン酸基転移酵素がコードされており、それらを大腸菌において異種発現し、酵素反応を試みた。その結果、3つのうち1つ(CalQ)がカリクリンAを基質として受け入れ、二リン酸化体を生成することを明らかにした。このことには海綿メタゲノムより同定した遺伝子クラスターがカリクリンA生合成遺伝子であることを支持している。カリクリンAの二リン酸体の生物活性を調べたところ、細胞毒性は1,000倍、PP2A阻害活性は20倍と著しく減弱しており、カリクリンAのプロドラッグ体であることが示唆された。したがって、カリクリン生合成における最終産物はカリクリンAではなく、本研究で見出されたホスホカリクリンAであることが明らかとなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Calyculin biogenesis from a pyrophosphate protoxin produced by a sponge symbiont2014

    • Author(s)
      T. Wakimoto, Y. Egami, Y. Nakashima, Y. Wakimoto, T. Mori, T. Awakawa, T. Ito, H. Kenmoku, Y. Asakawa, J. Piel, I. Abe
    • Journal Title

      Nature Chem. Biol.

      Volume: 10 Pages: 648-655

    • DOI

      10.1038/nchembio.1573

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Complete biosynthetic pathway of anditomin: nature's sophisticated synthetic route to a complex fungal meroterpenoid.2014

    • Author(s)
      Y. Matsuda, T. Wakimoto, T. Mori, T. Awakawa, I. Abe
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 136 Pages: 15326-15336

    • DOI

      10.1021/ja508127q

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A methyltransferase initiates terpene cyclization in teleocidin B biosynthesis2014

    • Author(s)
      T. Awakawa, L. Zhang, T. Wakimoto, S. Hoshino, T. Mori, T. Ito, J. Ishikawa, M. E. Tanner, I. Abe
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 136 Pages: 9910-9913

    • DOI

      10.1021/ja505224r

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phosphocalyculin C as a pyrophosphate protoxin of calyculin C in the marine sponge Discodermia calyx2014

    • Author(s)
      Y. Egami, T. Wakimoto, I. Abe
    • Journal Title

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      Volume: 24 Pages: 5150-5153

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2014.10.002

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Arcyriaflavin E, a new cytotoxic indolocarbazole alkaloid isolated by combined-culture of mycolic acid-containing bacteria and Streptomyces cinnamoneus NBRC 13823.2014

    • Author(s)
      S. Hoshino, L. Zhang, T. Awakawa, T. Wakimoto, H. Onaka, I. Abe
    • Journal Title

      J. Antibiot.

      Volume: 67 Pages: 1-3

    • DOI

      10.1038/ja.2014.147

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Three acyltetronic acid derivatives: noncanonical cryptic polyketides from Aspergillus niger identified by genome mining2014

    • Author(s)
      X.-L. Yang, T. Awakawa, T. Wakimoto, I. Abe
    • Journal Title

      ChemBioChem,

      Volume: 15 Pages: 1578-1583

    • DOI

      10.1002/cbic.201402172

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Lipodiscamides A-C, new cytotoxic lipopeptides from the marine sponge Discodermia kiiensis2014

    • Author(s)
      K. C. Tan, T. Wakimoto, I. Abe
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 16 Pages: 3256-3259

    • DOI

      10.1021/ol501271v

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] The significance of unstable marine natural products2015

    • Author(s)
      Toshiyuki Wakimoto
    • Organizer
      Marine Biotechnology Seminar
    • Place of Presentation
      Adelaide, Australia
    • Year and Date
      2015-02-09
    • Invited
  • [Presentation] 海綿由来生物活性物質の生合成に関する研究2014

    • Author(s)
      脇本敏幸
    • Organizer
      日本生薬学会第61年会
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市
    • Year and Date
      2014-09-14
    • Invited
  • [Presentation] 多様な天然物を生産する海綿共生バクテリア2014

    • Author(s)
      脇本敏幸
    • Organizer
      静岡大学農学部公開講演会
    • Place of Presentation
      静岡県静岡市
    • Year and Date
      2014-07-14
    • Invited
  • [Book] Handbook of Cytotoxic cyclic peptides from the marine sponges2014

    • Author(s)
      T. Wakimoto, K. C. Tan, H. Tajima, I. Abe
    • Total Pages
      800
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] カイメンを気づかう共生バクテリア ―チョコガタイシカイメンの毒性物質はバクテリアが生産していた―

    • URL

      http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_260630_02_j.html

  • [Remarks] 海綿動物の化学防御を担う共生細菌

    • URL

      http://first.lifesciencedb.jp/archives/9108

URL: 

Published: 2016-06-01  

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