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本研究では、人為的な機能制御と分子多様性創出の格好のモデルともいえる、糸状菌由来メロテルペノイド生合成遺伝子クラスターをとりあげる。テルペノイドとポリケタイドのハイブリッド型化合物であるメロテルペノイドは、テルペノイドとポリケタイドそれぞれの多様性を相乗した分子構造多様性を有する可能性を秘めている。有機化学を基盤として、分子生物学や構造生物学、タンパク工学の技術などを駆使することにより、メロテルペノイド生合成マシナリーを酵素遺伝子レベルで解明し、複雑多様な分子構造の構築原理を明らかにすることを目的とした。初年度はまず、遺伝子異種発現系の構築と機能解析に着手した。糸状菌A.fumigatus由来ピリピロペンの生合成遺伝子クラスターを構成する各遺伝子の異種発現系を構築した。メロテルペノイド生合成において分子骨格構築の鍵となるのはポリケタイド部分の生合成を担うポリケタイド合成酵素(PKS)、テルペノイド部分を縮合するプレニル基転移酵素(PT)、末端二重結合に対するエポキシ化を触媒するフラビン要求性の酸化酵素(FMO)、そして閉環反応を担う環化酵素(CYC)である。これら4種の酵素が構造多様性を産み出す基盤となる。具体的には、酵母あるいは麹菌を宿主として、PKS、PT、FMO、CYCの4遺伝子を同時に導入した異種発現系、即ち、メロテルペノイド生合成アセンブリーラインを再構築した。また、同時に、酵母や大腸菌を用いてこれら4酵素を単独で異種発現させた組み替え酵素を用いて酵素の精密機能解析に着手した。
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