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
| Project/Area Number |
21K14795
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
|
|---|
| Research Institution | University of Shizuoka |
|---|
Principal Investigator |
岸本 真治 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (40814330)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
|
|---|
| Keywords | ベンゾフラン / フミマイシン / 酵素反応 / 糸状菌二次代謝 / 構造多様化 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
一般的にかびと呼ばれる糸状菌は様々な化合物を生産することが知られている。この化合物の生産に関与する遺伝子を生合成遺伝子と呼ぶが、一般的に一つの化合物の生産に関与する生合成遺伝子はゲノム中の同じ領域に集まって存在している。しかし、中には複数の遺伝子領域に存在する遺伝子が関与して生産される化合物も存在し、そのようなケースではどのようにして化合物の生産が制御されているのか未解明であることが多い。本研究ではそのような例であるフミマイシンやレントフラニンの生合成機構を遺伝子操作や酵素反応によって明らかにすることで、複数の遺伝子領域に存在する遺伝子が関与する化合物生産についての理解を深める。
|
| 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。
|
| 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。
|
| 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。
|
Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
