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経路特異的転写因子を活用したテルペノイド生合成遺伝子群の一括発現と有用物質生産

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 25108726
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
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

高橋 俊二  独立行政法人理化学研究所, 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) 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
7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード経路特異的転写因子 / テルペノイド / 生産プラットフォーム / 放線菌 / 生合成プラットフォーム / 二次代謝産物 / ゲノムスケールモデル / メタボローム
研究実績の概要

植物・微生物は様々な有用テルペノイド化合物を生産し、医薬品、芳香剤、近年ではエネルギー資源など多岐に亘る需要がある。立体特異的構造をもつため化学合成が困難であり、量産には生物の代謝系を利用する必要がある。放線菌は、構造多様性を持つ有用二次代謝物を高生産する能力を有するためテルペノイド化合物への応用が期待されるが、大腸菌や酵母のような実質的な高生産システムとして開発されていない。そこで、本研究では、非メバロン酸経路とメバロン酸経路の両方を駆動する放線菌 (Streptomyces reveromyceticus)に着目した。S. reveromyceticusはreveromycin A (RM-A)を高生産するが、RM-A生合成遺伝子破壊株に経路特異的転写因子(Fur22)を恒常発現させることによって、Furaquinocin (FQ)類を高生産させることが出来る。そこで、Fur22の活用によりテルペノイド生合成遺伝子群の一括発現を検討した。まず、Fur22機能を最大限に発揮させるために、S. reveromyceticus のRNA-seq解析を行なった。得られた候補遺伝子のプロモーターをfur22遺伝子の上流に連結し、FQ生産量を指標にプロモーター活性評価を行なった。その結果、一次・二次代謝生合成遺伝子群と効率的にリンクすると考えられる最適な内生プロモーターを見出した。以上の研究により、Fur22が制御するプロモーター下流に様々な二次代謝生合成遺伝子群を導入することでメバロン酸生合成、テルペノイド二次代謝生合成に関わる全遺伝子の同調発現を可能にした生産プラットフォームを構築することが出来た。

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

    (28件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] RK-270A-C, new oxindole derivatives isolated from a microbial metabolites fraction library of Streptomyces sp. RK85-270.2015

    • 著者名/発表者名
      Jang JP, Nogawa T, Uramoto M, Okano A, Futamura Y, Shimizu T, Takahashi S, Jang JH, Ahn JS, Osada H.
    • 雑誌名

      J Antibiot (Tokyo)

      巻: 68 号: 4 ページ: 293-295

    • DOI

      10.1038/ja.2014.141

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure-function analyses of cytochrome P450revI involved in reveromycin A biosynthesis and evaluation of the biological activity of its substrate, reveromycin T2014

    • 著者名/発表者名
      Shunji Takahashi, Shingo Nagano, Toshihiko Nogawa, Naoki Kanoh, Masakazu Uramoto, Makoto Kawatani, Yoshitsugu Shiro, Hiroyuki Osada
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 289 号: 47 ページ: 32446-32458

    • DOI

      10.1074/jbc.m114.598391

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RK-1355A and B, novel quinomycin derivatives isolated from a microbial metabolites fraction library based on NPPlot screening.2014

    • 著者名/発表者名
      Lim CL, Nogawa T, Uramoto M, Okano A, Hongo Y, Nakamura T, Koshino H, Takahashi S, Ibrahim D, Osada H.
    • 雑誌名

      J Antibiot (Tokyo)

      巻: 67 号: 4 ページ: 323-329

    • DOI

      10.1038/ja.2013.144

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Point Mutation in <i>ftmD</i> Blocks the Fumitremorgin Biosynthetic Pathway in <i>Aspergillus fumigatus</i> Strain Af2932013

    • 著者名/発表者名
      Kato N, Suzuki H, Okumura H, Takahashi S, Osada H
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 77 号: 5 ページ: 1061-1067

    • DOI

      10.1271/bbb.130026

    • NAID

      10031177597

    • ISSN
      0916-8451, 1347-6947
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creation of novel reveromycin derivatives by alcohol added fermentation2013

    • 著者名/発表者名
      Nogawa T. et al.
    • 雑誌名

      J. Antibiot.

      巻: 66 号: 4 ページ: 247-250

    • DOI

      10.1038/ja.2012.115

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pyrrolizilactone, a new pyrrolizidinone metabolite produced by a fungus.2013

    • 著者名/発表者名
      Nogawa T, Kawatani M, Uramoto M, Okano A, Aono H, Futamura Y, Koshino H, Takahashi S, Osada H.
    • 雑誌名

      J Antibiot (Tokyo)

      巻: 66 号: 10 ページ: 621-623

    • DOI

      10.1038/ja.2013.55

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リベロマイシンA生合成に関わる未知酵素の解明-スピロアセタール環化酵素の発見2013

    • 著者名/発表者名
      高橋俊二、長田裕之
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 51 ページ: 138-140

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Engineering of primary metabolism in Streptomyces reveromyceticus2015

    • 著者名/発表者名
      Suresh Panthee, Shunji Takahashi, Tomokazu Shirai, Akihiko Kondo, Hiroyuki Osada
    • 学会等名
      日本農芸化学会2015年度大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 経路特異的転写因子を活用したテルペノイド生合成遺伝子群の一括発現と有用物質生産2014

    • 著者名/発表者名
      高橋俊二
    • 学会等名
      新学術領域「生合成マシーナリー」第8回 公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 経路特異的転写因子を活用したテルペノイド生合成遺伝子群の一括発現と有用物質生産2014

    • 著者名/発表者名
      高橋俊二
    • 学会等名
      新学術領域「生合成マシーナリー」第7回 公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-06-21 – 2014-06-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of reveromycin A biosynthesis2014

    • 著者名/発表者名
      Shunji Takahashi et al.
    • 学会等名
      1st US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products For Young Researcher
    • 発表場所
      O-okayama, Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Reveromycin A生合成におけるサクシニル化酵素の機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      前島 希 他
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学、神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Butylmalonyl-CoA生合成に関与するRevRの機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      宮澤岳 他
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学、神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Verticilactam遺伝子クラスターに存在する生合成遺伝子群の機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      寺井淳高 他
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学、神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of RevU interaction to carboline compounds2014

    • 著者名/発表者名
      Suresh Panthee et al.
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学、神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 糸状菌Fusarium sp. FN080326株由来フサリセチンA生合成遺伝子クラスターの解析2014

    • 著者名/発表者名
      加藤直樹 他
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学、神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] In vitro reconstruction of reveromycin A biosythesis2014

    • 著者名/発表者名
      Shunji Takahashi
    • 学会等名
      The 7thJapan-Korea Chemical Biology Symposium
    • 発表場所
      Jeju Island, Koera
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elucidation of 2-alkylmalonyl-CoA biosynthesis in Reveromycin production2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Miyazawa et al.
    • 学会等名
      KRIBB-RIKEN Chemical Biology Joint Symposium
    • 発表場所
      Ochang, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] S. reveromyceticusを活用したsamR0483遺伝子の機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      宮澤 岳 他
    • 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] 異種発現によるVerticilactam生合成遺伝子の同定2013

    • 著者名/発表者名
      寺井淳高 他
    • 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] Transcriptomic analysis of biomediator treated Streptomyces reveromyceticus2013

    • 著者名/発表者名
      Suresh Panthee et al.
    • 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] Streptomyces属由来の新規III型ポリケタイド合成酵素の機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      相澤 光輝 他
    • 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] Isolation of Novel Bioactive Compounds from Fraction Library of Microorganisms Based On NPPlot Screening2013

    • 著者名/発表者名
      Lim Chung Liang et al.
    • 学会等名
      天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Fusarium sp. FN080326株由来フサリセチンA生合成遺伝子クラスターの同定2013

    • 著者名/発表者名
      加藤直樹 他
    • 学会等名
      糸状菌分子生物学研究会
    • 発表場所
      筑波国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Reveromycin A biosynthetic machinery2013

    • 著者名/発表者名
      Shunji Takahashi et al.
    • 学会等名
      RIKEN-Max Planck Joint Research Center for Systems Chemical Biology The 2nd Symposium
    • 発表場所
      埼玉 和光
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] リベロマイシン生合成研究から遺伝子クラスター覚醒小分子探索まで2013

    • 著者名/発表者名
      高橋 俊二
    • 学会等名
      JBA発酵と代謝研究会シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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
      2014 実績報告書
  • [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
      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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