抗結核薬生合成遺伝子の発見-抗結核薬の大量生産系の確立と抗癌剤生産への応用-

• 研究課題/領域番号: 22790068
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 熊谷 孝則 広島大学, 大学院・医歯薬保健学研究院, 准教授 (70274058)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 抗結核薬 / D-サイクロセリン / 生合成 / 異種発現 / 放線菌 / サイクロセリン / 生合成遺伝子 / 異種生産 / 抗癌剤 / ヒドロキシ尿素 / 遺伝子破壊 / 遺伝子相補 / クローニング / 一酸化窒素合成酵素 / Streptomyces lavendulae

研究概要

本研究では, 抗結核薬 D-サイクロセリン(DCS)の生産菌 Streptomyces lavendulae ATCC11924 からクローニングした DCS 生合成遺伝子クラスター(dcsA～dcsJ)について, 遺伝子破壊実験を行うことにより, DCS 生合成経路を明らかにした。また, DCS 生合成に必須な遺伝子を大腸菌に移植することにより, 大腸菌における DCS 生産系を確立した。さらに, DCS 生合成に関与する新規ヘムタンパク質 DcsA を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Establishment of an in vitroD-cycloserine-synthesizing system by using O-ureido-L-serine synthase and D-cycloserine synthetase found in the biosynthetic pathway (2013)
  • 著者名/発表者名: Uda, N., Matoba, Y., Kumagai, T., Oda, K., Noda, M., and Sugiyama, M
  • 雑誌名: Antimicrob. Agents Chemother 巻: 57 号: 6 ページ: 2603-2612
  • DOI: 10.1128/aac.02291-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic study to determine the substrate specificity on an L-serine-acetylating enzyme found in the D-cycloserine biosynthetic pathway (2013)
  • 著者名/発表者名: Oda, K., Matoba, Y., Kumagai, T., Noda, M., and Sugiyama, M
  • 雑誌名: J. Bacteriol 巻: 195 号: 8 ページ: 1741-1749
  • DOI: 10.1128/jb.02085-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heme protein and hydroxyarginase necessary for biosynthesis of D-cycloserine (2012)
  • 著者名/発表者名: Kumagai, T., Takagi, K., Koyama, Y., Matoba, Y., Oda, K., Noda, M., and Sugiyama, M
  • 雑誌名: Antimicrob. Agents Chemother 巻: 56 号: 7 ページ: 3682-3689
  • DOI: 10.1128/aac.00614-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] The obesity and fatty liver are reduced by plant-derived Pediococcus pentosaceus in high fat diet-induced obese mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhao, X., et al
  • 雑誌名: PLOS One 巻: 7 号: 2 ページ: e30696-e30696
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0030696
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular mechanism for copper transportation to tyrosinase that is assisted by a metallochaperone, caddie protein (2011)
  • 著者名/発表者名: Matoba, Y., et al
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 286 号: 34 ページ: 30219-30231
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.256818
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural evidence that puromycin hydrolase is a new type of aminopeptidase with a prolyl oligopeptidase family fold (2011)
  • 著者名/発表者名: Matoba, Y., et al
  • 雑誌名: Proteins 巻: 79 号: 10 ページ: 2999-3005
  • DOI: 10.1002/prot.23139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and heterologous expression of a biosynthetic gene cluster for the antitubercular agent D-cycloserine produced by Streptomyces lavendulae. Antimicrob (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumagai, T., Koyama, Y., Oda, K., Noda, M., Matoba, Y., and Sugiyama, M
  • 雑誌名: Agents Chemother 巻: 54 号: 3 ページ: 1132-1139
  • DOI: 10.1128/aac.01226-09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and heterologous expression of a biosynthetic gene cluster for the antitubercular agent D-cycloserine produced by Streptomyces lavendulae (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumagai, T., et al.
  • 雑誌名: Antimicrobial Agents and Chemotherapy 巻: 54 ページ: 1132-1139
  • 査読あり
• [学会発表] 抗結核薬 D-サイクロセリンの生合成に関与する DcsA タンパク質の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊谷孝則, 高木紀抄, 的場康幸, 野田正文, 杉山政則
  • 学会等名: 2012 年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成に関わるL-セリン-O-アセチルトランスフェラーゼの基質特異性に関する構造生物学的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小田康祐, 的場康幸, 熊谷孝則, 野田正文, 杉山政則
  • 学会等名: 2012 年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成に関わるO-ウレイドL-セリン合成酵素の基質特異性に関する構造生物学的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇田成利, 的場康幸, 小田康祐, 野田正文, 熊谷孝則, 杉山政則
  • 学会等名: 2012 年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 抗結核薬D-サイクロセリンの生合成に関与するDcsAタンパク質の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊谷孝則, 高木紀抄, 的場康幸, 野田正文, 杉山政則
  • 学会等名: 日本放線菌学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] A hydroxylation reaction necessary in the biosynthesis of an antitubercular antibiotic D-cycloserine (2011)
  • 著者名/発表者名: Kumagai, T., et al
  • 学会等名: International Union of Microbiological Society 2011 Congress
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] A hydroxylation reaction necessary in the biosynthesis of an antitubercular antibiotic D-cycloserine (2011)
  • 著者名/発表者名: Kumagai, T., Takagi, K., Noda, M., Oda, K., Matoba, Y., and Sugiyama, M
  • 学会等名: IUMS2011
  • 発表場所: Sapporo, Japan
• [学会発表] 生合成酵素を用いたD-サイクロセリンの試験管内合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宇田成利,的場康幸,小田康祐,野田正文,熊谷孝則,杉山政則
  • 学会等名: 第52回日本生化学会中国・四国支部例会
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成遺伝子クラスターのクローニングとその機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木紀抄, 熊谷孝則,小山佑介,宇田成利,小田康祐,野田正文,的場康幸,杉山政則
  • 学会等名: 第52回日本生化学会中国・四国支部例会
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] 遺伝子破壊を用いたD-サイクロセリン生合成遺伝子クラスターの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊谷孝則
  • 学会等名: 2010年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] 遺伝子破壊を用いたD-サイクロセリン生合成遺伝子クラスターの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊谷孝則,小山祐介,小田康祐,野田正文,的場康幸,杉山政則
  • 学会等名: 2010 年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] D-サイクロセリン生合成に関与する酵素群の機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇田成利,的場康幸,小田康祐,野田正文,熊谷孝則,杉山政則
  • 学会等名: 2010 年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京