糸状菌天然物生合成マシナリー再構築による汎用的物質生産

• 研究課題/領域番号: 15H01835
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 及川 英秋 北海道大学, 理学研究院, 教授 (00185175)
• 研究分担者: 南 篤志 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40507191)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 40,820千円 (直接経費: 31,400千円、間接経費: 9,420千円); 2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2016年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2015年度: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円)
• キーワード: 生合成 / 天然物 / テルペン / ペプチド / 麹菌

研究成果の概要

麹菌による異種発現系を用いて、生成物不明の近縁酵素遺伝子の網羅的発現による世界的にも珍しい物質生産を試み、約５割の確率で天然物生産が可能なことを明らかにした。また新規テルペン合成酵素の環化機構を明らかにするとともに修飾酵素の発現による既知および新規天然物の生産に成功した。本発現系が子嚢菌のみならず担子菌の天然物の生産にも適用可能であることを示すとともに、世界初の子嚢菌由来リボソーム依存型ペプチドの生合成機構の解明にも成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Massey University(New Zealand)
• [国際共同研究] Technical University of Denmark(Denmark)
• [雑誌論文] Subcellular localization of aphidicolin biosynthetic enzymes heterologously expressed in Aspergillus oryzae (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Ban, M. Tanaka, R. Fujii, A. Minami, H. Oikawa, T. Shintani, K. Gomi
  • 雑誌名: Bioscience Biotechnology and Biochemistry 巻: 82 号: 1 ページ: 139-147
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1399789
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total Biosynthesis of Antiangiogenic Agent (-)-Terpestacin by Artificial Reconstitution of the Biosynthetic Machinery in Aspergillus oryzae (2018)
  • 著者名/発表者名: Narita Koji、Minami Atsushi、Ozaki Taro、Liu Chengwei、Kodama Motoichiro、Oikawa Hideaki
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 83 号: 13 ページ: 7042-7048
  • DOI: 10.1021/acs.joc.7b03220
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Theoretical Study of Sesterfisherol Biosynthesis: Computational Prediction of Key Amino Acid Residue in Terpene Synthase (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato Hajime、Narita Koji、Minami Atsushi、Yamazaki Mami、Wang Chao、Suemune Hironori、Nagano Shingo、Tomita Takeo、Oikawa Hideaki、Uchiyama Masanobu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 2473-2473
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20916-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of novel sesterterpenes by genome mining of phytopathogenic fungi Phoma and Colletotrichum sp. (2018)
  • 著者名/発表者名: Gao Lei、Narita Koji、Ozaki Taro、Kumakura Naoyoshi、Gan Pamela、Minami Atsushi、Liu Chengwei、Lei Xiaoguang、Shirasu Ken、Oikawa Hideaki
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 59 号: 12 ページ: 1136-1139
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2018.02.022
  • NAID: 120006814278
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enzymatic formation of a skipped methyl-substituted octaprenyl side chain of longestin (KS-505a): Involvement of homo-IPP as a common extender unit (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozaki Taro、Shinde Sandip S.、Gao Lei、Okuizumi Ryo、Liu Chengwei、Ogasawara Yasushi、Lei Xiaoguang、Dairi Tohru、Minami Atsushi、Oikawa Hideaki
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 22 ページ: 6629-6632
  • DOI: 10.1002/anie.201802116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Stepwise cyclopropanation on the polycyclopropanated polyketide formation in jawsamycin biosynthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiratsuka, T.; Suzuki, H.; Minami, A.; Oikawa, H.
  • 雑誌名: Organic and Biomolecular Chemistry 巻: 15 号: 5 ページ: 1076-1079
  • DOI: 10.1039/c6ob02675c
  • NAID: 120006383812
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Focused genome mining of structurally related sesterterpenes: enzymatic formation of enantiomeric and diastereomeric products (2017)
  • 著者名/発表者名: Narita, K., Sato, H., Minami, A., Kudo, K., Gao, L., Liu, C., Ozaki, T., Kodama, M.., Lei, X., Taniguchi, T., Monde, K., Yamazaki, M., Uchiyama, M., Oikawa, H.
  • 雑誌名: Organic letters 巻: 19 号: 24 ページ: 6696-6699
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b03418
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biosynthetic Machinery of Diterpene Pleuromutilin Isolated from Basidiomycete Fungi (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamane Momoka、Minami Atsushi、Liu Chengwei、Ozaki Taro、Takeuchi Ichiro、Tsukagoshi Tae、Tokiwano Tetsuo、Gomi Katsuya、Oikawa Hideaki
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 18 号: 23 ページ: 2317-2322
  • DOI: 10.1002/cbic.201700434
  • NAID: 120006541883
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Unveiling the Biosynthetic Pathway of the Ribosomally Synthesized and Post-translationally Modified Peptide Ustiloxin B in Filamentous Fungi. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ye, A. Minami, Y. Igarashi, M. Izumikawa, M. Umemura, N. Nagano, M. Machida, T. Kawahara, K. Shin-ya, K. Gomi, H. Oikawa
  • 雑誌名: Angewandte Chemie-International Edition 巻: 55 号: 28 ページ: 8072-8075
  • DOI: 10.1002/anie.201602611
  • NAID: 120006318732
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multiple oxidative modifications in the ophiobolin biosynthesis: P450 oxidations found in the genome mining (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Narita, R. Chiba, A. Minami, M. Kodama, I. Fujii, K. Gomi and H. Oikawa
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 18 号: 9 ページ: 1980-1983
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00552
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biosynthesis of shearinine: Diversification of a tandem prenyl moiety of fungal indole diterpenes (2016)
  • 著者名/発表者名: Liu, C.; Minami, A.; Dairi, T.; Gomi, K.; Scott, B.; Oikawa, H.
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 18 号: 19 ページ: 5026-5029
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.6b02482
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genome mining approach for harnessing the cryptic gene cluster in Alternaria solani: production of PKS-NRPS hybrid metabolite, didymellamide B. (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ugai, A. Minami, K. Gomi, H. Oikawa
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 57 号: 25 ページ: 2793-2796
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.05.043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reconstitution of biosynthetic machinery of fungal polyketides: unexpected oxidations of biosynthetic intermediates by expression host (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, T. Ugai, H. Ichinose, M. Hatakeyama, T. Kosaki, K. Gomi, I. Fujii, A. Minami, and H. Oikawa
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 80 号: 3 ページ: 426-431
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1104234
  • NAID: 120005981344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic asymmetric synthesis of the common amino acid component in the biosynthesis of tetrahydroisoquinoline alkaloids. (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Tanifuji, H. Oguri, K. Koketsu, Y. Yoshinaga, A. Minami, H. Oikawa
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 57 号: 5 ページ: 623-626
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.12.110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total Biosynthesis of Fungal Indole Diterpenes Using Cell Factories. (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Minami, C. W. Liu, H. Oikawa
  • 雑誌名: Heterocycles 巻: 92 号: 3 ページ: 397-421
  • DOI: 10.3987/rev-15-830
  • NAID: 40020766375
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent advances of Diels-Alderases involved in natural product biosynthesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Minami, H. Oikawa
  • 雑誌名: Journal of Antibiotics 巻: 69 号: 7 ページ: 500-506
  • DOI: 10.1038/ja.2016.67
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Minimum Information About a Biosynthetic Gene Cluster (2015)
  • 著者名/発表者名: M. H. Medema, H. Oikawa 他
  • 雑誌名: Nat. Chem. Biol. 巻: 11 号: 9 ページ: 625-631
  • DOI: 10.1038/nchembio.1890
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biosynthetic Study on Antihypercholesterolemic Agent Phomoidride: General Biogenesis of Fungal Dimeric Anhydrides (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, Y. Matsu, A. Minami, S. Nagamine, I. Takeuchi, K. Gomi, and H. Oikawa
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 17 号: 22 ページ: 5658-5661
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b02934
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genome Mining for Sesterterpenes Using Bifunctional Terpene Synthases Reveals a Unified Intermediate of Di/Sesterterpenes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ye, A. Minami, A. Mandi, C. Liu, T. Taniguchi, T. Kuzuyama, K. Monde, K. Gomi, and H. Oikawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 36 ページ: 11846-11853
  • DOI: 10.1021/jacs.5b08319
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reconstitution of biosynthetic machinery for the synthesis of the highly elaborated indole diterpene Penitrem. (2015)
  • 著者名/発表者名: Liu, C., Tagami, K., Minami, A., Matsumoto, T., Frisvad, J.C., Suzuki, H., Ishikawa, J., Gomi, K., and Oikawa, H.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 19 ページ: 5748-5752
  • DOI: 10.1002/anie.201501072
  • NAID: 130007492191
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heterologous expression of highly reducing polyketide synthase involved in betaenone biosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ugai, A. Minami, R. Fujii, M. Tanaka, K. Gomi, H. Oikawa
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 51 号: 10 ページ: 1878-1878
  • DOI: 10.1039/c4cc09512j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Nature’s strategy for synthesis of biologically active small molecule (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Oikawa
  • 学会等名: Students Seminar of NIMS Joint Graduate Program
  • 招待講演
• [学会発表] Biosynthetic mechanism of fungal ribosomal peptides RiPPS (2018)
  • 著者名/発表者名: Taro Ozaki, Chengwei Liu, Atsushi Minami, Hideaki Oikawa
  • 学会等名: 農芸化学会2018年度大会シンポジウム“多様なペプチド化合物を創出する微生物が備えた生合成戦略”
  • 招待講演
• [学会発表] 生物が選択した天然物合成戦略：糸状菌天然物を中心に (2017)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会特別企画新領域研究グループシンポジウム
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム情報を用いた有用生物活性を持つ低分子化合物の汎用的酵素合成法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 及川 英秋
  • 学会等名: 北大－ＮＩＭＳジョイントシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Total biosynthetic study of fungal metabolites (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Oikawa
  • 学会等名: 9th US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 骨格構造が類似した天然物の集中的生合成法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 及川 英秋
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会特別講演“有機合成化学を起点とするものづくり戦略”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Construction of Focused Library of Structurally Related Fungal Metabolites Using Genome Mining (2017)
  • 著者名/発表者名: 及川 英秋
  • 学会等名: 1st China-Japan Joint Symposium on Natural Product Biosynthesis
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 生合成マシナリー再構築による天然物合成の新展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 及川 英秋
  • 学会等名: 東京農工大学大学院特別講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Construction of focused library of structurally related fungal metabolites (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Minami, Chengwei Liu, Taro Ozaki, Hideaki Oikawa
  • 学会等名: The Second A3 Roundtable Meeting on Chemical Probe Research Hub
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 天然物生合成マシナリーから生合成リデザインへ：麹菌による驚異的異種発現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋
  • 学会等名: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学 新学術領域「生合成リデザイン」キックオフシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学薬学系総合研究棟(東京都・文京区）
  • 年月日: 2016-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] Recent Topics for Total Biosynthesis of Fungal Natural Products (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Oikawa
  • 学会等名: Peking University & Hokkaido University Joint Seminar on Organic Chemistry and Chemical Biology
  • 発表場所: Peking University, Beijing, China
  • 年月日: 2016-05-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Total Biosynthesis of Microbial Natural Products (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Oikawa
  • 学会等名: The 8th Takeda Science Foundation Symposium
  • 発表場所: Center for Learning and Innovation (Suita, Osaka)
  • 年月日: 2016-01-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel enzymatic reaction mechanism found in biosynthesis of natural products (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Oikawa
  • 学会等名: Bioorganic Reaction Mechanisms, Pacifichem2015
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Total biosynthetic study of bioactive fungal natural products: Pathway elucidation and genome mining (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Oikawa
  • 学会等名: Biosynthesis of Natural Products, Pacifichem2015
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study on the enzymatic construction of polycyclopropane skeleton in jawsamycin biosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Minami , Tomoshige Hiratsuka , Hideaki Oikawa
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reconstitution of biosynthetic machinery for highly elaborated indole diterpene penitrem in Aspergillus oryzea (2015)
  • 著者名/発表者名: Liu Chengwei , Koichi Tagami , Atsushi Minami , Tomoyuki Matsumoto , Hideaki Oikawa
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] Genome mining of sesterterpenes by bifunctional terpene synthase: Unified biogenesis of sesterterpenes (2015)
  • 著者名/発表者名: Ying Ye, Atsushi Minami, Katsuya Gomi, Hideaki Oikawa
  • 学会等名: 第25回イソプレノイド研究会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] 麹菌異種発現系を利用したペニトレム生合成マシナリーの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南 篤志、劉 成偉、田上 紘一、松本 知之、Jens Christian Frisvad, 鈴木 秀幸、石川 淳、五味 勝也、及川 英秋
  • 学会等名: 第57回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 神奈川県民ホール（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 生合成マシナリー再構築法による 糸状菌天然物の全生合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 及川 英秋
  • 学会等名: 天然有機化合物の生合成研究―新潟ミニシンポジウム―
  • 発表場所: トキメイト（新潟県、新潟市）
  • 年月日: 2015-05-22
  • 招待講演
• [図書] 酵母菌・麹菌・乳酸菌の産業応用展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 及川英秋,南篤志,劉誠偉,尾﨑太郎,他69名 監修：五味勝也,阿部敬悦
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781313177
• [備考] 有機反応論研究室
  • URL: https://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~yuhan/index.html