産業微生物物質生産・変換における包括的解析基盤の確立

• 研究課題/領域番号: 20310122
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用ゲノム科学
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 池田 治生 北里大学, 大学院・感染制御科学府, 教授 (90159632)
• 研究分担者: 高松 智 日本大学, 薬学部, 准教授 (30236351) ; 小松 護 北里大学, 大学院・感染制御科学府, 助教 (40414057)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2010年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2008年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 産業微生物ゲノム / 物質生産 / 染色体再構成 / 二次代謝産物 / 放線菌 / 2次代謝産物 / ゲノム / 産業微生物

研究概要

抗生物質などの微生物二次代謝産物の生成過程における種々の解析は、生合成経路の解明や生合成遺伝子群の発現調節機構の理解など、基礎的な研究のみならず、それらの成果を工業的な安定かつ大量生産への達成といった応用研究に発展させることが期待できる。しかしながら、多くのStreptomyces属の菌株ではDNAの導入さえも困難な場合があり、その生合成遺伝子群の評価ができない場合が多々ある。これらの問題を回避するためには対象とする二次代謝産物生合成遺伝子群を物質生産に適した汎用宿主に導入して解析できる系の構築が、これまで望まれていた。本研究ではこれらのことを踏まえ、実際の医薬品生産に利用されているS.avermitilisを物質生産に特化した染色体改変を行い、異種微生物由来の有用な二次代謝産物の生産系を確立しその有用性を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces. Elucidation of the role of Baeyer-Villiger monooxygenases and non-heme iron-dependent dehydrogenase/oxygenases in the final steps of the biosynthesis of pentalenolactone and neopentalenolactone. (2011)
  • 著者名/発表者名: Seo, M-J. Zhu, D. Endo, S. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: Biochemistry 50 ページ: 1739-1754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces. Discovery of an unprecedented P450-catalyzed oxidative rearrangement that is the final step in the biosynthesis of pentalenolactone. (2011)
  • 著者名/発表者名: Zhu, D. Seo, M-J. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 133 ページ: 2128-2131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a silent sesquiterpenoid biosynthetic pathway in Streptomyces avermitilis controlling epi-isozizaene and albaflavenone biosynthesis and isolation of a new oxidized epi-isozizaene metabolite. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu, S. Lin, X. Nara, A. Komatsu, M. Cane, D.E. Ikeda, H.
  • 雑誌名: Microb.Biotechnol. 4 ページ: 184-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthesis of 2-methylisoborneol in Cyanobacteria. (2011)
  • 著者名/発表者名: Giglio, S. Chou, W.K.W. Ikeda, H. Cane, D.E. Monis, T.
  • 雑誌名: Environ.Sci.Technol. 45 ページ: 992-998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pentalenic acid is a shunt metabolite in the biosynthesis of the pentalenolactone family of metabolites : Hydroxylation of 1-deoxypentalenic acid mediated by CYP105D7 (SAV_7469) of Streptomyces avermitilis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu, S. Lin, X. Fushinobu, S. Shoun, H, Komatsu, M. Cane, D.E. Ikeda, H.
  • 雑誌名: J.Antibiot. 64 ページ: 65-71
  • NAID: 10030637591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pentalenic acid is a shunt metabolite in the biosynthesis of the pentalenolactone family of metabolites : Hydroxylation of 1-deoxypentalenic acid mediated by CYP105D7 (SAV_7469) of Streptomyces avermitilis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu, S., et al.
  • 雑誌名: J.Antibiot. 巻: 64 ページ: 65-71
  • NAID: 10030637591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthesis of 2-methylisoborneol in Cyanobacteria. (2011)
  • 著者名/発表者名: Giglio, S., et al.
  • 雑誌名: Environ.Sci.Technol. 巻: 45 ページ: 992-998
  • 査読あり
• [雑誌論文] pi-isozizaene and albaflavenone biosynthesis and isolation of a new oxidized epi-isozizaene metabolite. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu, S., et al.
  • 雑誌名: Microb.Biotechnol. 巻: 4 ページ: 184-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome sequence of Kitasatospora setae NBRC 14216T : An evolutionary snapshot of the family Streptomycetaceae. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, N. Oguchi, A. Ikeda, H. Ishikawa, J. Kitani, S. Watanabe, Y. Nakamura, S. Katano, Y. Kishi, E. Sasagawa, M. Ankai, A. Fukui, S. Hashimoto, Y. Kamata, S. Otoguro, M. Nihira, T. Horinouchi, S. Ohnishi, Y. Hayakawa, M. Kuzuyama, T. Arisawa, A. Nomoto, F. Miura, H. Takahashi, Y. Fijita, N.
  • 雑誌名: DNA Res. 17 ページ: 393-406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regio-and stereospecificity of filipin hydroxylation sites revealed by crystal structure of cytochrome P450 105P1 and 105D6 from Streptomyces avermitilis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Lin, X. Fushinobu, S. Takamatsu, S. Wakagi, T, Ikeda, H. Shoun, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 285 ページ: 16844-16853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces avermitilis : Cloning and characterization of SAV_76, the synthase for a new sesquiterpene. avermitilol. (2010)
  • 著者名/発表者名: Chou, W.K.W. Fanizza, I. Uchiyama, T. Komatsu, M. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 8850-8851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-minimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism. (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, M. Uchiyama, Takuma, Cane, D.E. Omura, S. Ikeda, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 107 ページ: 2646-2651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome Mining in Streptomyces avermitilis : Cloning and characterization of SAV_76, the synthase for a New sesquiterpene.Avermitilol. (2010)
  • 著者名/発表者名: Chou, W.K.W., et al.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc 巻: 132 ページ: 8850-8851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regio- and stereospecificity of filipin hydroxylation sites revealed by crystal structure of cytochrome P450 105P1 and 105D6 from Streptomyces avermitilis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Lin, X., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 16844-16853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-minimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism. (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, M., et al.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 巻: 107 ページ: 2646-2651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome sequence of Kitasatospora setae NBRC 14216^T : An evolutionary snapshot of the family Streptomycetaceae. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, N., et al.
  • 雑誌名: DNA Res. 巻: 17 ページ: 393-406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nocardamin production by Streptomyces avermitilis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ueki, M. Suzuki, R. Takamatsu, S. Takagi, H. Uramoto, M. Ikeda, H. Osada, H.
  • 雑誌名: Actinomycetol 23 ページ: 34-39
  • NAID: 10025872918
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic basis for natural product biosynthetic diversity in the actinomycetes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nett, M. Ikeda, H. Moore, B.S.
  • 雑誌名: Nat.Prod.Rep. 26 ページ: 1362-1384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces avermitilis : A biochemical Baeyer-Villiger reaction and discovery of a new branch of the pentalenolactone family tree. (2009)
  • 著者名/発表者名: Jiang, J. Tetzlaff, C.N. Takamatsu, S. Iwatsuki, M. Komatsu, M. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 6431-6440
  • 査読あり
• [雑誌論文] The site-specific recombination system of actinophage TG1. (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, K. Yamamoto, T. Fusada, N. Komatsu, M. Ikeda, H. Hirano, N. Takahashi, H.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol.Lett. 297 ページ: 234-240
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro characterization of the site-specific recombination system based on actinophage TG1 integrase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, K. Yamamoto, T. Fusada, N. Komatsu, M. Ikeda, H. Hirano, N. Takahashi, H.
  • 雑誌名: Mol.Genet.Genome. 282 ページ: 607-616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antibiotic overproduction by rpsL and rsmG mutants of various actinomycetes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y. Komatsu, M. Okamoto, S. Tokuyama, S. Kaji, A. Ikeda, H. Ochi, K.
  • 雑誌名: Appl.Env.Microbiol. 75 ページ: 4919-4922
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a regulatory gene, aveR, for the biosynthesis of avermectin in Streptomyces avermitilis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kitani, S. Ikeda, H. Sakamoto, T. Noguchi, S. Nihira, T.
  • 雑誌名: Appl.Microbiol Biotechnol. 82 ページ: 1089-1096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of cytochrome P450 105P1 from Streptomyces avermitilis : conformational flexibility and histidine ligand state. (2009)
  • 著者名/発表者名: Lin, X. Fushinobu S. Ikeda H. Wakagi T. Shoun H.
  • 雑誌名: J.Bacteriaol. 191 ページ: 1211-1219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic basis for natural product biosynthetic diversity in the actinomycetes (2009)
  • 著者名/発表者名: Nett, M.Ikeda, H.Moore, BS
  • 雑誌名: Nat.Prod.Rep 26 ページ: 1362-1384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces avermitilis : A biochemical Baeyer-Villiger reaction and discovery of a new branch of the pentalenolactone family tree (2009)
  • 著者名/発表者名: Jiang, J., et.al.
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 6431-6440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antibiotic overproduction by rpsL and rsmG mutants of various actinomycetes (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Y., et.al.
  • 雑誌名: Appl.Env.Microbiol 75 ページ: 4919-4922
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro characterization of the site-specific recombination system based on actinophage TG1 integrase (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, K., et.al.
  • 雑誌名: Mol.Genet.Genome 228 ページ: 607-616
  • 査読あり
• [雑誌論文] The site-specific recombination system of actinophageTG1 (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, K., et.al.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol.Lett 297 ページ: 234-240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a regulatory gene, aveR, for the biosynthesis of avermectin in Streptomyces avermitilis (2009)
  • 著者名/発表者名: Kitani, S., et.al.
  • 雑誌名: Appl.Microbiol Biotechnol. 82 ページ: 1089-1096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of cytochrome P450 105P1 from Streptomyces avermitilis : conformational flexibility and histidine ligand state (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu, LH., et.al.
  • 雑誌名: J.Bacteriaol 191 ページ: 1211-1219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and functional analysis of genes controlling biosynthesis of 2-methylisoborneol (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Komatsu, M. Tsuda, S. Omura, H. Oikawa, H. Ikeda
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 ページ: 7423-7427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structures of Cytochrome P450 105P1 from Streptomyces avermitilis : Conformational Flexibility and Histidine Ligation State (2009)
  • 著者名/発表者名: L. -H. Xu, S. Fushinobu, H. Ikeda, T. Wakagi, H. Shoun
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 191 ページ: 1211-1219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a regulatory gene, aveR, for the biosynthesis of avermectin in Streptomyces avermitilis (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kitani, H. Ikeda, T. Sakamoto, S. Noguchi, T. Nihira
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 82 ページ: 1089-1096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and functional analysis of genes controlling biosynthesis of 2-methylisoborneol. (2008)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, M. Tsuda, M. Omura, S. Oikawa, H. Ikeda, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 105 ページ: 7422-7427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organization of the biosynthetic gene cluster for the polyketide antitumor macrolide, Pladienolide, in Streptomyces platensis Mer-11107. (2008)
  • 著者名/発表者名: Machida, K. Arisawa, A. Takeda, S. Tsuchida, T. Aritoku, Y. Yoshida, M. Ikeda, H.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 72 ページ: 2946-2952
  • NAID: 10027534096
  • 査読あり
• [学会発表] Exploring the bacterial terpenome (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.
  • 学会等名: RIKEN Chemical Biology International Symposium
  • 発表場所: Wako, Japan(Invited Symposium)
  • 年月日: 2010-10-26
• [学会発表] Discovery of new sesquiterpenoid compounds, "Avermitilol" and"Avermitilone" by genome mining of Streptomyces avermitilis (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.
  • 学会等名: 2010 KSBB Fall Meeting & International Symposium.
  • 発表場所: Incheon, Korea(Invited Symposium)
  • 年月日: 2010-10-08
• [学会発表] Cytochrome P450s are involved in the biosynthesis and shnut metabolism of pentalenolactone family of metabolites in Streptomyces avermitilis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.
  • 学会等名: Actinobacteria and application of their oxidoreductases (Seoul National University, Seoul Development Institute)
  • 発表場所: Seoul, Korea(Invited Symposium)
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] 物質生産のためのStreptomyces avermitilisのゲノム改変 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田治生
  • 学会等名: 2010年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] Characterization of relA mutant of industrial microorganism Streptomyces avermitilis (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, M.Tanaka, Y.Ochi, K.Ikeda, H.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] Optimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda H., Komatsu M., Uchiyama T.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms.
  • 発表場所: Melbourone, Australia
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Waking up bacterial sleeping genes: a new method to elicit bacterial capabilities. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ochi K., Tanaka Y., Komatsu M., Hosaka H., Ikeda H.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms.
  • 発表場所: Melbourone, Australia
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Characterization of relA mutant of industrial microorganism Streptomyces avermitilis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu M., Tanaka Y., Ochi K., Ikeda H.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms.
  • 発表場所: Melbourone, Australia
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Optimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.Komatsu, M.Uchiyama, T.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms
  • 発表場所: Melbourne, Australia(Invited Symposium)
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Genome-minimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism (2010)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ikeda
  • 学会等名: 5^<th> Japan-Korea Chemical Biology symposium
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] A versatile host for secondary metabolite production and its regulatiry analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ikeda
  • 学会等名: 15^<th> International Symposium on the Biology of Actinomycetes
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] Minimization of Streptomyces avermitilis genome for use as metabolic machinery (2009)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ikeda
  • 学会等名: 2009 Seoul Conference in Actinomycetes
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2009-08-18
• [学会発表] 異なったストレプトマイシン耐性変異(rsmGおよびrpsL)導入による放線菌の抗生物質生産性の増強放線菌由来フラボヘモグロビンパラログに関する研究Streptomyces avermitilis SUKAlにおける4-ヒドロキシ酪酸の発酵生産の構築16員環マクロライドBafilomycinの生合成遺伝子群の解析16員環マクロライドbafIlomycInの側鎖生合成遺伝子の解析産業利用放線菌を宿主としたァミノグリコシド抗生物質の生産ァクテノアァージTGIの産生するSer型インテグテーゼによる部位特異的組み換え機構の解析アクテノァァージTGIインテグラーゼの部位特異的組み換えに関わる配列要素の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 1. 田中幸徳, 小松護, 岡本晋, 徳山真治, 池田治生, 越智幸三2. 加藤慶一, 池田宗一郎, 吉本明弘, 黒木進吾, 矢嶋俊介, 池田治生, 大澤貫寿, 祥雲弘文3. 信殿正光, 春日和, 志村洋一郎, 古澤結子, 田母神繁, 小林正之, 池田治生, 小嶋郁夫4. 奈良綾子, 沼田淳, 小松護, 高松智, 葛山智久, 池田治生5. 沼田淳, 奈良綾子, 小松護, 池田治生, 葛山智久, 西山真6. 小松護, 高野英晃, 春日和, 高松智, 上田賢志, 小嶋郁夫, 池田治生T. 森田健太郎, 山本智之, 房田直記, 小松護, 池田治生, 平野展孝, 高橋秀夫8. 山本智之, 森田健太郎, 房田直記, 小松護, 池田治生, 平野展孝, 高橋秀夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 16員環マクロライドBafilomycinの生合成遺伝子群の解析Streptomyces avermitilisにおけるオートレギュレータ制御系についてストレプトマイシン弱耐性変異rmsG導入によるStreptomyces属の二次代謝能の変化微生物ゲノムデーターベースからの異臭物質(2-methylisoborneol)生合成遺伝子の同定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 1. 奈良綾子, 小松護, 高橋洋子, 藤田信之, 池田治生2. 宮本聖子, 木谷茂, 池田治生, 仁平卓也3. 田中幸徳, 岡本晋, 小松護, 徳山真治, 池田治生, 越智幸三4. 小松護, 津田宗哉, 大村智, 及川英秋, 池田治生
  • 学会等名: 日本放線菌学会
  • 発表場所: フルーツパーク富士屋ホテル
  • 年月日: 2008-07-10
• [学会発表] Comparative Analysis of Biosynthetic Gene Clusters for Anthelmintic Macrocyclic Lactones (2008)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ikeda
  • 学会等名: 7^<th> US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products
  • 発表場所: La JoIIa, California, U.S.A.
  • 年月日: 2008-06-23
• [備考] ホームページ
  • URL: http://avermitilis.ls.kitasato-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://avermitilis.ls.kitasato-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://avermitilis.ls.kitasato-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://avermitilis.ls.kitasato-u.ac.jp