糖転移反応を基盤とする抗生物質生合成マシナリー多様性創出機構の解明

• 研究領域: 生合成マシナリー：生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御
• 研究課題/領域番号: 22108003
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 江口 正 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (60201365)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 55,640千円 (直接経費: 42,800千円、間接経費: 12,840千円); 2014年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2013年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円); 2012年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円); 2011年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2010年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 生合成 / 抗生物質 / 生合成酵素 / 遺伝子クラスター / アミノグリコシド抗生物質 / ポリケチド抗生物質 / 二次代謝産物 / 二次代謝物 / 遺伝子クラスタ

研究成果の概要

本研究では、特徴ある化学構造と有用な生理活性を持つ微生物が産生する二次代謝産物に焦点を絞り、それらの生合成系を遺伝子・酵素レベルで精密に解析することを目的とし、特徴ある化学構造と有用な生理活性を持つ微生物が産生する二次代謝産物、アミノ配糖体抗生物質とポリケチド抗生物質の生合成系に中心にして、それらの生合成マシナリーを遺伝子・酵素レベルで精密な解析を行ってきた。アミノグリコシド系抗生物質では、個々に特徴ある修飾酵素系を酵素・遺伝子レベルで明らかにし、ポリケチド抗生物質では、特にマクロラクタム抗生物質について、その開始基質であるアミノ酸が共通の機構でポリケチド経路に取り込まれることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Genome Mining of Hitachimycin Biosynthetic Gene Cluster; Involvement of Phenylalanine-2,3-aminomutase in the Biosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Kohichi Kawamura, Asuka Uchino, Akimasa Miyanaga, Mario Numakura, Ryuichi Takayanagi, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 16 号: 6 ページ: 909-914
  • DOI: 10.1002/cbic.201500040
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel Terpenes Generated by Heterologous Expression of Bacterial Terpene Synthase Genes in an Engineered Streptomyces Host (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Yamada, Shiho Arima, Tohru Nagamitsu, Kohei Johmoto, Hidehiro Uekusa, Tadashi Eguchi, Kazuo Shin-ya, David E. Cane, Haruo Ikeda
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 68 号: 6 ページ: 385-394
  • DOI: 10.1038/ja.2014.171
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epimerization at C-3’’ in Butirosin Biosynthesis by an NAD+-Dependent Dehydrogenase BtrE and an NADPH-Dependent Reductase BtrF (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Takeishi, Fumitaka Kudo, Mario Numakura, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 16 号: 3 ページ: 487-495
  • DOI: 10.1002/cbic.201402612
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Crystal Structure of Adenylation Enzyme VinN Reveals a Unique β-Amino Acid Recognition Mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Miyanaga, Jolanta Cieslak, Yuji Shinohara, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 号: 45 ページ: 31448-31457
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.602326
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of a Radical S-Adenosyl-methionine Epimerase, NeoN, in the Last Step of Neomycin B Biosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Shota Hoshi, Taiki Kawashima, Toshiaki Kamachi, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 39 ページ: 13909-13915
  • DOI: 10.1021/ja507759f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Natural Products Containing β-Amino Acids (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Akimasa Miyanaga, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: Nat. Prod. Rep. 巻: 31 号: 8 ページ: 1056-1073
  • DOI: 10.1039/c4np00007b
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 微生物二次代謝産物生合成の精密解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江口正
  • 雑誌名: The Japanese Journal of Antibiotics 巻: 67 ページ: 253-263
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] β-アミノ酸含有マクロラクタム抗生物質の生合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 工藤史貴, 宮永顕正, 江口正
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 52 ページ: 830-835
  • NAID: 130005112229
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Crystal Structure of the Amidohydrolase VinJ Shows a Unique Hydrophobic Tunnel for its Interaction with Polyketide Substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Shinohara, Akimasa Miyanaga, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 588 号: 6 ページ: 995-1000
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.01.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Single PLP-Dependent Enzyme PctV Catalyzes the Transformation of 3-Dehydroshikimate into 3-Aminobenzoate in the Biosynthesis of Pactamycin (2013)
  • 著者名/発表者名: Akane Hirayama, Tadashi Eguchi, Fumitaka Kudo
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 14 号: 10 ページ: 1198-1203
  • DOI: 10.1002/cbic.201300153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Incednine Biosynthetic Gene Cluster: Characterization of Novel β-Glutamate-β-decarboxylase IdnL3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Takaishi, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 66 号: 12 ページ: 691-699
  • DOI: 10.1038/ja.2013.76
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Unique Amino Transfer Mechanism for Constructing the β-Amino Fatty Acid Starter Unit in the Biosynthesis of Macrolactam Antibiotic Cremimycin (2013)
  • 著者名/発表者名: Keita Amagai, Ryoma Takaku, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 14 号: 15 ページ: 1998-2006
  • DOI: 10.1002/cbic.201300370
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potent Oligomerization and Macrocyclization Activity of the Thioesterase Domain of Vicenistatin Polyketide Synthase (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kudo, Yusaku Asou, Moe Watanabe, Takashi Kitayama, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: Synlett 巻: 23 号: 12 ページ: 1843-1846
  • DOI: 10.1055/s-0031-1290385
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Unique Pathway for the 3-Aminobutyrate Starter Unit from L-Glutamate through β-Glutamate during Biosynthesis of the 24-Membered Macrolactam Antibiotic, Incednine (2012)
  • 著者名/発表者名: Makoto Takaishi, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 14 号: 17 ページ: 4591-4593
  • DOI: 10.1021/ol302052c
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Last Step of Kanamycin Biosynthesis : A Unique Deamination Reaction Catalyzed by an α-Ketoglutarate-dependent Nonheme Iron Dioxygenase KanJ and an NADPH Dependent Reductase KanK (2012)
  • 著者名/発表者名: Hilda Sucipto, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed 巻: (印刷中) 号: 14 ページ: 3428-3431
  • DOI: 10.1002/anie.201108122
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Natural Protecting Group Strategy To Carry an Amino Acid Starter Unit in the Biosynthesis of Macrolactam Polyketide Antibiotics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Shinohara, F.Kudo, T.Eguchi
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: Vol.133, No.45 号: 45 ページ: 18134-18137
  • DOI: 10.1021/ja208927r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthetic Pathway of Macrolactam Polyketide Antibiotic Cremimycin (2011)
  • 著者名/発表者名: Keita Amagai, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 67 号: 44 ページ: 8559-8563
  • DOI: 10.1016/j.tet.2011.08.073
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and Preliminary X-ray Analysis of Isopentenyl Diphosphate Isomerase from Methanocaldococcus jannaschii (2011)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T., et al.
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: F67 ページ: 101-103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning of the Biosynthetic Gene Cluster for Naphtoxanthene Antibiotic FD-594 from Streptomyces sp.TA-0256 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kudo, F., et al.
  • 雑誌名: J.Antibiot. 巻: 64 ページ: 123-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and Characterization of the Biosynthetic Gene Cluster of 16-Membered Macrolide Antibiotic FD-891 : Involvement of a Dual Functional Cytochrome P450 Monooxygenase Catalyzing Epoxidation and Hydroxylation (2010)
  • 著者名/発表者名: Kudo, F., et al.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 11 ページ: 1574-1582
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insights into Substrate Specificity of Geranylgeranyl Reductases Revealed by the Structure of Digeranylgeranylglycerophospholipid Reductase from Thermoplasma acidophilum, an Essential Enzyme in the Biosynthesis of Archaeal Membrane Lipids (2010)
  • 著者名/発表者名: Xu, Q., et al.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 巻: 404 ページ: 403-417
  • 査読あり
• [学会発表] マクロラクタム抗生物質生合成マシナリーの精密解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江口正
  • 学会等名: 日本農芸化学会２０１５年度大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] 非天然型基質投与によるヒタチマイシン類縁体生産 (2015)
  • 著者名/発表者名: 早川雄基、川村紘一、宮永顕正、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] マクロライド系抗生物質 FD-891 生合成におけるポスト PKS 修飾酵素の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古谷隆、川村紘一、宮永顕正、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] パクタマイシン生合成における 3-アミノ安息香酸合成酵素の反応機構解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平山茜、宮永顕正、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] アミノグリコシド抗生物質アプラマイシン生合成における C- 3’位デオキシ化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 徳光貴洋、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] アミノグリコシド抗生物質ブチロシンの生合成における C-3"位 エピメリ化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武石良平、沼倉真理緒、工藤史 貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] テロメスタチン生合成遺伝子クラスターの異種発現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 天貝啓太、柴崎典子、高木海、工藤史貴、江口正、長田裕之、池田治生、新家一男、高橋俊二
  • 学会等名: 日本農芸化学会２０１５年度大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] FD-891生合成に関わるシトクロム P450 酸化酵素 GfsF の結晶構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮永顕正, 古谷 隆, 工藤史貴, 江口正
  • 学会等名: 日本農芸化学会２０１５年度大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] ヌクレオシド系抗生物質アリステロマイシン生合成に関わるOrf2の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 角田毅, 高島 惇, 宮永顕正, 工藤史貴, 江口正
  • 学会等名: 日本農芸化学会２０１５年度大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 放線菌二次代謝産物の生合成に関与する特異な酵素の反応機構解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江口正
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] アミノグリコシド抗生物質の生合成におけるラジカル活性化を契機とする修飾酵素反応機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 工藤史貴、星正太、Hilda Sucipto、江口正
  • 学会等名: 第56回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 高知県立県民文化ホール（高知）
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] ドラフトゲノム情報に基づいたジテルペン抗生物質ソルダリン生合成の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松浦 靖典、江口 正、工藤 史貴
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス（宮城）
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] ビセニスタチン生合成における糖転移酵素VinCの結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南後 恵理子、南 篤志、沼倉 真理緒、熊坂 崇、江口 正
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス（宮城）
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] マクロライド系抗生物質FD-891生合成におけるメチル基転移酵素GfsGの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山西 洋斗、小松原 彰子、茂木 篤志、工藤 史貴、江口 正
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学草津キャンパス（滋賀）
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] ヌクレオシド系抗生物質アリステロマイシン生合成遺伝子クラスターのクローニング (2013)
  • 著者名/発表者名: 高島 惇、工藤 史貴、江口 正
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学草津キャンパス（滋賀）
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] マクロラクタム抗生物質ビセニスタチンにおけるスターター生合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 篠原 雄治、工藤 史貴、江口 正
  • 学会等名: 第2回CSJ化学フェスタ2012
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] 抗腫瘍抗生物質パクタマイシンの生合成研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平山 茜、工藤 史貴、江口 正
  • 学会等名: 第2回CSJ化学フェスタ2012
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] ネオマイシン生合成におけるラジカルSAM異性化酵素の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 星 正太、川島 大輝、工藤 史貴、江口 正
  • 学会等名: 第2回CSJ化学フェスタ2012
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] ジテルペングリコシド抗真菌剤ソルダリンの生合成研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松浦 靖典、江口 正、工藤史貴
  • 学会等名: 第2回CSJ化学フェスタ2012
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] マクロラクタム抗生物質クレミマイシンの生合成研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 天貝啓太、工藤史貴、江口 正
  • 学会等名: 第2回CSJ化学フェスタ2012
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] マクロラクタム配糖体インセドニンの生合成におけるアミノ酸スターター部位構築機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高石 真、工藤 史貴、江口 正
  • 学会等名: 第５４回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京）
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 24員環マクロラクタム抗生物質インセドニンの特異なアミノ酸のスターター生合成機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高石真、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス(横浜市)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] マクロラクタム配糖体抗生物質クレミマイシン生合成遺伝子のクローニング (2012)
  • 著者名/発表者名: 天貝啓太、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス(横浜市)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] マクロラクタム抗生物質ビセニスタチンの生合成マシナリーの精密解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江口正
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度年会
  • 発表場所: 京都女子大学(京都市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] マクロラクタムポリケチド抗生物質ビセニスタチンの生合成におけるアミノ酸スターター部位の構築機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 篠原雄治、小笠原泰志、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 第53回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター(大阪市)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Molecular Analysis of Glycosyltransferase VinC (2010)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, T.
  • 学会等名: Pacifichem 2010 Symposium on Biosynthesis of Natural Products
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
• [学会発表] マクロライド抗生物質FD-891の化学生物学的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 工藤, 他
  • 学会等名: 第52回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 静岡コンベンションアーツセンター
• [学会発表] マクロラクタム配糖体抗生物質クレミマイシンの生合成研究
  • 著者名/発表者名: 天貝 啓太、高久 亮磨、工藤 史貴、江口 正
  • 学会等名: 第55回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 同志社大学 寒梅館
• [学会発表] マクロラクタム抗生物質ビセニスタチン生合成に関わるペプチダーゼVinJのX線結晶構造解析
  • 著者名/発表者名: 篠原雄治、宮永顕正、工藤史貴、江口 正
  • 学会等名: 第3回CSJ化学フェスタ2013
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] ネオマイシン生合成におけるラジカルSAM異性化酵素の反応
  • 著者名/発表者名: 星正太、蒲池利章、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス
• [学会発表] ジテルペングリコシド抗生物質ソルダリン生合成における糖転移酵素の機能解析
  • 著者名/発表者名: 林孝曉、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス
• [学会発表] パクタマイシン生合成におけるPLP 依存型アミノ基転移酵素
  • 著者名/発表者名: 平山茜、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス
• [学会発表] スターター基質類縁体の投与に基づくマクロラクタム抗生物質
  • 著者名/発表者名: 高久亮磨、高石真、工藤史貴、江口正
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス
• [学会発表] マクロラクタム系抗生物質の生合成
  • 著者名/発表者名: 江口正
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス
  • 招待講演