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ユニークな骨格を持つ放線菌由来二次代謝産物の生合成経路の解明

公募研究

研究領域生合成マシナリー:生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御
研究課題/領域番号 25108706
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

勝山 陽平  東京大学, 農学生命科学研究科, 講師 (50646437)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードポリケタイド / 非リボソームペプチド / 生合成 / 天然物
研究実績の概要

放線菌は有用な生理活性を持つ二次代謝産物を数多く生産する事が知られている。その活性の幅は広く、抗菌物質から免疫抑制剤等、多岐にわたる。このような活性の多様さはこれら二次代謝産物の多様性によりもたらされる。そこで本研究では放線菌二次代謝産物の多様性創出機構に関する知見を得る事を目指し、複数の天然物の生合成経路を調べた。まず、非リボソームペプチドであるJBIR-34, -35の生合成経路の解析を行った。JBIR-34, -35の持つ最も興味深い骨格は4位にメチル基を持つオキサゾリン環である。そこで、JBIR-34, -35の生合成遺伝子クラスターを明らかにし、JBIR-34, -35の生合成経路を予測した。この結果と安定同位体の取り込み実験の結果からこのオキサゾリン環はD-アラニンから合成されるα-メチル-L-セリンから生合成される事が示唆された。このα-メチル-L-セリン合成反応はFmoHと名付けた酵素により触媒される事を明らかにした。次にJBIR-70 (streptazone E) の生合成経路の解明を目指した。この化合物はシクロペンタ-[b]-ピリジン環を持つ放線菌由来のアルカロイドである。まず、生産菌のゲノム情報を明らかにする事でJBIR-70の生合成遺伝子クラスターを探索した。その結果、JBIR-70の生合成を担うと思われるポリケタイド合成酵素遺伝子を含むクラスターを見出した。この遺伝子クラスター内に存在する遺伝子を一つずつ破壊した変異株を作り、その菌株の生産物を解析する事でJBIR-70の生合成経路を提唱する事に成功した。また、イソフラノナフトキノン骨格を持つポリケタイドであるJBIR-76の生合成経路の解析も試みた。その結果、この経路においてBaeyer-Villiger酸化酵素が重要な役割を担う事を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Biosynthesis of the 4-methyloxazoline-containing nonribosomal peptides, JBIR-34 and -35, in Streptomyces sp. Sp080513GE-23.2014

    • 著者名/発表者名
      Adeline Muliandi, Yohei Katsuyama, Kaoru Sone, Miho Izumikawa, Tomohiro Moriya, Junko Hashimoto, Ikuko Kozone, Motoki Takagi, Kazuo Shin-ya, Yasuo Ohnishi.
    • 雑誌名

      Chemistry and Biology

      巻: 21 号: 8 ページ: 923-934

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2014.06.004

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Streptomyces sp. JE-08由来シクロペンタ[b]ピリジン環構造を有するポリケタイドJBIR-70の生合成2015

    • 著者名/発表者名
      太島有香、勝山陽平、泉川美穂、大野翔登、荒川孝俊、伏信進矢、新家一男、大西康夫
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Biosynthesis of JBIR-76 and -77, aromatic polyketides with isofuranonaphthoquinone scaffold2015

    • 著者名/発表者名
      Yohei Katsuyama, Kaoru Sone, Ryutaro Satou, Miho Izumikawa, Motoki Takagi, Kazuo Shin-ya, Yasuo Ohnishi
    • 学会等名
      Natural Product - Discovery & Development in the Post Genomic Era
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2015-01-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 放線菌由来4-メチルオキサゾリン環を有する非リボソームペプチドJBIR-34, 35の生合成経路のin vitro解析2014

    • 著者名/発表者名
      曽根薫、勝山陽平、新家一男、大西康夫
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 発表場所
      つくばカピオ
    • 年月日
      2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 特異なヘテロ環を持つペプチドの生合成2014

    • 著者名/発表者名
      勝山陽平、大西康夫
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部2014年度第1回例会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非リボソームペプチドJBIR-34, JBIR-35の生合成2013

    • 著者名/発表者名
      勝山 陽平, アデリン ムリアンディ, 曽根 薫, 泉川 美穂, 守屋 智博, 小曽根 郁子, 橋本 絢子, 高木 基樹, 新家 一男, 大西 康夫
    • 学会等名
      放線菌学会
    • 発表場所
      メルパルク広島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Biosynthesis of JBIR-34,35, nonribosomal peptides containing unusual methyloxazoline group2013

    • 著者名/発表者名
      Yohei Katsuyama, Adeline Muliandi, Miho Izumikawa, Tomohiro Moriya, Ikuko Kozone, Junko Hashimoto, Motoki Takagi, Kazuo Shin-ya, Yasuo Ohnishi
    • 学会等名
      1st European Conference on Natural Products
    • 発表場所
      DECHEMA-HAUS, FRANKFURT AM MAIN
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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