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微生物が潜在的に有するケミカルシグナル応答機構を利用した天然化合物の生産誘導

研究課題

研究課題/領域番号 21K19099
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分38:農芸化学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

高橋 俊二  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, ユニットリーダー (30311608)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードケミカルシグナル / 微生物二次代謝産物 / 天然化合物 / 生産誘導 / βーカルボリン / 放線菌 / 転写制御因子 / リベロマイシン
研究開始時の研究の概要

本研究では、β-カルボリンに応答する標的分子の作用機序、遺伝子発現制御に関わる未知の分子機構の解明に挑む。更に、放線菌に仕組まれている未知のケミカルシグナル受容機構を解明することによって、多岐にわたる遺伝子操作を行わずに天然化合物生産を誘導する革新手法を開発する。以上により、ポストゲノム時代の最重要課題である「潜在遺伝子資源の化合物資源化」に向けて突破口を切り開く。

研究成果の概要

天然化合物は多様な構造と強い生物活性から広く活用されており、微生物に秘められた遺伝子資源を有用化合物資源へと導く手法の開発はポストゲノム時代の重要課題である。放線菌ゲノム中に存在する二次代謝物の生合成遺伝子クラスターを活性化することによって医薬・農薬シーズとなる天然化合物の創出が望まれている。本研究では、微生物二次代謝物の生産を誘導する「ケミカルコミュニケーションシグナル」を活用し、遺伝子改変操作を行わずに、微生物が有する二次代謝物の生産を誘導した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物間相互作用に仕組まれているケミカルコミュニケーションシグナルを解明することは、共生の学術的理解に繋がる。二次代謝物生産の潜在能力の開拓、未知遺伝子資源の化合物資源への変換が進展することによって、生命科学・医薬・農業分野への波及が期待される。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Identification and Characterization of Bifunctional Drimenol Synthases of Marine Bacterial Origin2022

    • 著者名/発表者名
      Vo Nhu Ngoc Quynh、Nomura Yuhta、Kinugasa Kiyomi、Takagi Hiroshi、Takahashi Shunji
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 17 号: 5 ページ: 1226-1238

    • DOI

      10.1021/acschembio.2c00163

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystal structures of a 6-dimethylallyltryptophan synthase, IptA: Insights into substrate tolerance and enhancement of prenyltransferase activity2022

    • 著者名/発表者名
      Hironori Suemune, Doukan Nishimura, Kenjiro Mizutani, Yusuke Sato, Tomoya Hino, Hiroshi Takagi, Yumi Shiozaki-Sato, Shunji Takahashi*, Shingo Nagano*
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 593 ページ: 144-150

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.01.018

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation of new lucilactaene derivatives from P450 monooxygenase and aldehyde dehydrogenase knockout Fusarium sp. RK97-94 strains and their biological activities2022

    • 著者名/発表者名
      Abdelhakim IA, Motoyama Takayuki, Nogawa Toshihiko, Mahmud FB, Futamura Yushi, Takahashi Shunji, Osada Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Antibiotics

      巻: ahead of print 号: 7 ページ: 361-374

    • DOI

      10.1038/s41429-022-00529-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Studies on Streptomyces sp. SN-593: reveromycin biosynthesis, β-carboline biomediator activating LuxR family regulator, and construction of terpenoid biosynthetic platform2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Shunji
    • 雑誌名

      The Journal of Antibiotics

      巻: 75 号: 8 ページ: 432-444

    • DOI

      10.1038/s41429-022-00539-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation of new lucilactaene derivatives from P450 monooxygenase and aldehyde dehydrogenase knockout Fusarium sp. RK97-94 strains and their biological activities.2022

    • 著者名/発表者名
      Adel I., Motoyama T., Nogawa T., Mahmud F.B., Futamura Y., Takahashi S., and Osada H.
    • 雑誌名

      J. Antibiot.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RK-270D and E, Oxindole Derivatives from Streptomyces sp. with Anti-Angiogenic Activity2022

    • 著者名/発表者名
      Jang Jun-Pil、Jang Mina、Nogawa Toshihiko、Takahashi Shunji、Osada Hiroyuki、Ahn Jong Seog、Ko Sung-Kyun、Jang Jae-Hyuk
    • 雑誌名

      Journal of Microbiology and Biotechnology

      巻: 32 号: 3 ページ: 302-306

    • DOI

      10.4014/jmb.2110.10039

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dihydrolucilactaene, a Potent Antimalarial Compound from Fusarium sp. RK97-942021

    • 著者名/発表者名
      A. Abdelhakim Islam、Bin Mahmud Fauze、Motoyama Takayuki、Futamura Yushi、Takahashi Shunji、Osada Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Natural Products

      巻: 85 号: 1 ページ: 63-69

    • DOI

      10.1021/acs.jnatprod.1c00677

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thiolactomide: A New Homocysteine Thiolactone Derivative from Streptomyces sp. with Neuroprotective Activity2021

    • 著者名/発表者名
      Jang Jun-Pil、Kwon Min Cheol、Nogawa Toshihiko、Takahashi Shunji、Osada Hiroyuki、Ahn Jong Seog、Ko Sung-Kyun、Jang Jae-Hyuk
    • 雑誌名

      Journal of Microbiology and Biotechnology

      巻: 31 号: 12 ページ: 1667-1671

    • DOI

      10.4014/jmb.2108.08015

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Conserved Colletotrichum spp. Effector Candidate CEC3 Induces Nuclear Expansion and Cell Death in Plants2021

    • 著者名/発表者名
      Tsushima Ayako、Narusaka Mari、Gan Pamela、Kumakura Naoyoshi、Hiroyama Ryoko、Kato Naoki、Takahashi Shunji、Takano Yoshitaka、Narusaka Yoshihiro、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 12

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.682155

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Basis for Two Stereoselective Diels-Alderases that Produce Decalin Skeletons2021

    • 著者名/発表者名
      Fujiyama Keisuke、Kato Naoki、Re Suyong、Kinugasa Kiyomi、Watanabe Kohei、Takita Ryo、Nogawa Toshihiko、Hino Tomoya、Osada Hiroyuki、Sugita Yuji、Takahashi Shunji、Nagano Shingo
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 号: 41 ページ: 22401-22410

    • DOI

      10.1002/anie.202106186

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 6,9-Dihydroxytetrangulol, a novel angucyclinone antibiotic accumulated in kiqO gene disruptant in the biosynthesis of kinanthraquinone2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai Katsuyuki、Takao Risa、Koshino Hiroyuki、Futamura Yushi、Osada Hiroyuki、Takahashi Shunji
    • 雑誌名

      The Journal of Antibiotics

      巻: 74 号: 9 ページ: 593-595

    • DOI

      10.1038/s41429-021-00442-1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 放線菌二次代謝物の生産を増強する小分子バイオメディエーター2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 俊二、シュレス パンテー、長田 裕之
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 59 ページ: 176-181

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Biosynthetic study of verticilactam, a polycyclic macrolactam from Streptomyces2023

    • 著者名/発表者名
      Yu ZHENG, Katsuyuki SAKAI, Hiroshi TAKAGI, Yumi SHIOZAKI-SATO, Toshihiko NOGAWA, Shunji TAKAHASHI
    • 学会等名
      4th International Conference on Natural Products Discovery and Development in the Genomic Era
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 岡村英治、佐藤(汐﨑)裕美、奥村英夫、熊坂崇、長田裕之、高橋俊二2023

    • 著者名/発表者名
      Reveromycin A生合成酵素RevK-RevL複合体モデル構造に基づくRevL変異導入酵素の解析と相互作用領域決定
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structure analysis of drimenol synthase from marine bacterium.2023

    • 著者名/発表者名
      Keisuke FUJIYAMA, Vo Ngoc Quynh NHU, Shunji TAKAHASHI
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] New elasnin derivatives identified by expression of a SARP family regulatory gene.2023

    • 著者名/発表者名
      Islam Amin, Jun Ishikawa, Sachiko Masuda, Ken Shirasu, Shunji Takahashi
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Biosynthetic study of verticilactam, a polycyclic macrolactam from Streptomyces2023

    • 著者名/発表者名
      Yu ZHENG, Katsuyuki SAKAI, Hiroshi TAKAGI, Yumi SHIOZAKI-SATO, Toshihiko NOGAWA, Shunji TAKAHASHI
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] リベロマイシンA生合成に関わる複合酵素の鍵相互作用残基の同定2022

    • 著者名/発表者名
      岡村英治、 佐藤(汐﨑)裕美、奥村英夫、 熊坂崇、長田裕之、高橋俊二
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Identification of elasnin derivatives by expression of regulatory gene2022

    • 著者名/発表者名
      Islam A. Abdelhakim, Naoko Kito, Sachiko Masuda, Ken Shirasu, Jun Ishikawa, and Shunji Takahashi
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Discovery of novel bifunctional drimane sesquiterpene synthases from marine bacteria.2022

    • 著者名/発表者名
      Nhu Ngoc Quynh Vo, Yuhta Nomura, Kiyomi Kinugasa, Hiroshi Takagi, Yumi Shiozaki-Sato, and Shunji Takahashi
    • 学会等名
      天然有機化合物討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] デカリン合成酵素の阻害剤同定と共結晶構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 直樹,藤山 敬介,永野 真吾,高橋 俊二
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ReveromycinA生合成酵素RevKLMのin sillico解析による相互作用予測と実験的検証2022

    • 著者名/発表者名
      岡村 英治,佐藤(汐﨑)裕美,奥村 英夫,熊坂 崇, 長田 裕之,高橋 俊二
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional characterization of a novel bifunctional drimenol synthase of bacterial origin: A step toward the discovery of drimane sesquiterpenes in bacteria2022

    • 著者名/発表者名
      Nhu Ngoc Quynh Vo,Yuhta Nomura,Kiyomi Kinugasa,Hiroshi Takagi,Yumi Shiozaki-Sato,Shunji Takahashi
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of cytochrome P450 function in verticilactam biosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Yu ZHENG,Hiroshi TAKAGI,Katsuyuki SAKAI,Yumi SHIOZAKI-SATO,Toshihiko NOGAWA, Risa TAKAO,Shunji TAKAHASHI
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Discovery of new lucilactaene derivatives with potent antimalarial activity and their structure-activity relationship2022

    • 著者名/発表者名
      Islam Adel Abdelhakim Amin,Fauze Mahmud, Motoyama Takayuki,Nogawa Toshihiko,Futamura Yushi, Takahashi Shunji,Osada Hiroyuki
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 非典型OmpRレスポンスレギュレーターを用いたkinanthraquinone生産改善と生合成中間体の取得2021

    • 著者名/発表者名
      高尾 理沙, 坂井 克行, 越野 広雪, 長田 裕之, 高橋 俊二
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 放線菌の二次代謝生合成機構と生産性増強に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 俊二
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 天然物生合成研究ユニット

    • URL

      http://www.csrs.riken.jp/jp/labs/npbu/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-01-30  

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