| 研究課題/領域番号 |
21K14775
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分38020:応用微生物学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
木股 祥子 東京理科大学, 薬学部生命創薬科学科, 助教 (30825394)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 生合成 / 放線菌 / Streptomyces / prodigiosin / roseophilin / 異種発現 / 環化遺伝子 / 二次代謝産物 / ハロゲナーゼ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微生物二次代謝産物は多様な生物活性を持ち、重要な創薬シーズとして利用されてきた。一方、これらは多段階の生合成反応により複雑な構造を形成しており、有機合成による誘導体展開が難しいことが課題となっている。そこで本研究では、寛容な基質特異性を有し、ユニークな構造を形成する微生物由来生合成酵素を利用し、天然物を誘導体化し自然界に存在しない非天然型新規化合物群の創出を試みる。本研究では、特殊な化学構造を持つ抗腫瘍抗生物質roseophilinの生合成におけるクロル化、フラン環形成、アルキル鎖の多重架橋を担う生合成遺伝子を同定し、これらを利用し天然物の誘導体化を試みる。
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| 研究実績の概要 |
Roseophilin（RP）生合成遺伝子のうち、rphG、rphG2、rphG3、rphG4 はStreptomyces coelicolorのprodigioisn（PG）側鎖環化遺伝子redGと相同性を示している。RPと同じ鎖長の側鎖を持つPGを生産するS. coelicolorのredGredP破壊株にrphG、rphG2、rphG3、rphG4の4遺伝子すべてを導入したところ、三箇所で複雑に架橋した環化アルキル側鎖を有する新規PGであるprodigiosin R3を生産した。この結果より、これらの4遺伝子をPG側鎖環化遺伝子と同定し、執筆した論文がJournal of Antibioticsに掲載された。
RP生産菌のドラフトゲノム解析により、RPのクロル化に関わると考えられるハロゲナーゼ遺伝子orf16-3がrphクラスター外に見いだされている。orf16-3、orf16-4、orf16-5、orf16-6の隣り合う4遺伝子をundecylprodiginine（UP）生産菌であるS. coelicolor、およびS. coelicolorのredGredP破壊株に導入し、基質としてdechlororoseophilin（DRP）を供給して代謝産物を解析したが、新たなPGは検出されなかった。
一方、申請者は現在までに、DRPのフランがピロールに置換したRP生合成中間体であるprodigiosin R2（PGR2）を見いだしている。RP生産菌培養抽出物から得られたPGR2を含むフラクションを分析したところ、PGR2のクロル化体と考えられる代謝産物が検出された。このことから、RP生合成におけるクロル化の基質がPGR2である可能性が示唆されたため、PGR2を基質としたクロル化反応の解析を試みたが、反応溶液からクロル化したPG類は検出されなかった。
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