| 研究領域 | 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04656
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
岡野 憲司 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 助教 (40623335)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | S-アデノシルメチオニン / メタノール / メチルトランスフェラーゼ / メタノールデヒドロゲナーゼ / メチル化反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
S-アデノシルメチオニン（SAM）依存型メチラーゼは、多様な代謝物のメチル化反応を担う酵素群であり、複雑骨格機能分子の構造・機能の多様性創出に重要である。しかしながら、生体内におけるSAM再生の困難性から、メチラーゼ反応を工業応用した事例は無い。そこで、本申請課題では、大腸菌内にメタノールをメチル基供与体としてSAMの再生が可能な人工代謝経路を導入し、種々のメチラーゼを発現させることで、「メチル基を有する機能性分子の大量生産」の実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
S-アデノシルメチオニン（SAM）はあらゆる生物に普遍的に存在し、DNAやタンパク質のメチル化に寄与するメチル基供与体である。また、植物や放線菌・糸状菌の二次代謝産物の生産におけるメチル化反応にも寄与し、複雑骨格機能分子の構造・機能の多様性創出に貢献している。しかしながら、申請者の知り得る限り、SAM依存性のメチラーゼ反応を利用した物質生産の工業化事例は無く、その原因はSAM再生の困難性にあると分析している。そこで本課題では大腸菌にメタノールをメチル基供与体としたSAM再生経路の導入を行うことで、メチル化反応の効率化を図った。
昨年度は、大腸菌BL21(DE3)株にStreptomyces avermitilis由来のO-メチルトランスフェラーゼ（OMT）とメタノールデヒドロゲナーゼ（MDH）を共発現することでSAM再生が可能なこと、metJ破壊・metF過剰発現によるSAM再生の強化が可能なことが分かった。SAMの再生にはATPが必要であるが、本年度はまずグルコースを添加することでATP再生のためのサルベージ経路を駆動しATPを代替できるかの検討を行った。その結果、2.5mM以上のグルコースの添加により、1mM ATP添加時と同様のメチル化反応が可能であった。続いてSAM再生系の有効性を示すべく、これまでのモデル反応としたエスクレチンのメチル化反応以外の反応も実施した。OMTとしてシロイヌナズナやヒト由来のものを使用し、ピノスチルベンのレスベラトロールへのメチル化やプロトカテク酸のバニリン酸へのメチル化反応を実施したが、十分な活性体を得ることができず、SAM再生系の有効性の検証には至らなかった。今後は、高機能なOMTを取得することで、SAM再生系の有効性を検証していきたい。また、MDHの強化によるSAM再生系の強化も行っていきたい。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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