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Study for screening enzymes involved in biosynthesis of ornithine-derived alkaloids, and microbial production

Research Project

Project/Area Number 17K18002
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Bioorganic chemistry
Applied microbiology
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

Hasebe Fumihito  静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (30781801)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsアルカロイド / 微生物生産 / トロピノン / 生合成 / 生物有機化学 / 応用微生物学
Outline of Final Research Achievements

In this study, we attained the microbial production of plant-specific alkaloids, Tropinone and N-Methyl-Δ1-pyrrolinium cation(N-mpyr), by co-expressing Putrescine N-methyltransferase (PMT) from Nicotiana tabacum, Putrescine aminotransferase (YgjG) from Escherichia coli, CHSB from Solanum lycopersicum (SlCHSB), CYP82M3 from Atropa belladonna L., and CYP reductase from Lotus japonicus. We also achieved the increased production of Tropinone and N-mpyr by using E. coli, which disrupted two genes, puuC and ydcW, as a host. Furthermore, we revealed that SlCHSB synthesizes 3-oxoglutaric acid and does not recognize N-mpyr.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、植物に特異な代謝産物であり、医薬品として利用されているスコポラミンやアトロピンといったトロパンアルカロイドの重要な鍵中間体であるトロピノンやN-メチル-Δ1-ピロリニウムカチオン(N-mpyr)の微生物生産を達成した。本研究成果は、植物の生育に非依存的なトロパンアルカロイドの安価大量生産の実現に寄与すると考えている。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] 大腸菌と酵母の共培養によるTropinone の生産2020

    • Author(s)
      室田健来,長谷部文人,大石和敬,鮒 信学
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度(令和2年度)大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] トロパンアルカロイド生合成を担うIII型ポリケチド合成酵素 CHSBの機能解析2019

    • Author(s)
      庄司 翼、長谷部 文人、弓場 穂香、鮒 信学
    • Organizer
      第37 回日本植物細胞分子生物学会(京都)大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 組換え大腸菌を用いた flavonoid alkaloidの生産2018

    • Author(s)
      大石和敬, 川嶋智佳, 谷美生夏, 相沢光輝, 長谷部文人, 鮒信学
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] オルニチン由来アルカロイドにおける生合成中間体の微生物生産2017

    • Author(s)
      長谷部文人、室田健来、大石和敬、川嶋智佳、谷美生夏、相沢光輝、鮒信学
    • Organizer
      酵素工学研究会第78回講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] オルニチン由来アルカロイドの 微生物生産系の構築にむけて2017

    • Author(s)
      長谷部文人, 大石和敬, 室田健来, 川嶋智佳, 鮒 信学
    • Organizer
      生合成リデザイン_第1回若手シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ニコチンの骨格形成反応を担う酵素の探索2017

    • Author(s)
      川嶋智佳, 長谷部文人, 鮒 信学
    • Organizer
      生合成リデザイン_第1回若手シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-12-28  

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