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2014 年度 実績報告書

二次代謝産物生産に適した糸状菌遺伝子発現システムの開発

計画研究

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 22108007
研究機関東北大学

研究代表者

五味 勝也  東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (60302197)

研究分担者 町田 雅之  独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, グループリーダー (30358006)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード二次代謝化合物 / 遺伝子高発現 / 遺伝子破壊 / マーカーリサイクリング / 生合成酵素 / 発現ベクター / 糸状菌
研究実績の概要

選択マーカーリサイクリングシステム用いることにより、麹菌染色体上に存在する3種類のα-グルカン合成酵素遺伝子をいろいろな組み合わせで容易に破壊することができた。得られた破壊株は寒天培地上では野生株とほとんど差のない生育状態を示したが、液体培養時に野生株とagsA、agsC遺伝子破壊株がペレット状になるのに対して、agsB遺伝子破壊株ではパルプ状または非常に小さなペレット状の形態を示した。細胞壁のα-グルカン量の測定を行ったところ、agsB破壊株ではほとんど細胞壁にα-グルカンが含まれていないことが明らかとなった。また、麹菌が分泌生産するα-アミラーゼはagsB破壊株では培養初期から細胞壁に吸着されることから、アミラーゼなどのタンパク質の細胞壁吸着を阻害する因子がα-グルカンである可能性が示唆された。一方、麹菌の生産する二次代謝化合物であるコウジ酸は、agsB破壊株ではほとんどの生産されなかった。しかし、コウジ酸生合成に関わるkojAを高発現させると、agsB破壊株では野生株よりも高い生産性を示し、agsB破壊株の有用物質高生産用の宿主としての有用性が示された。
一方、高発現カセットをタンデムに2個搭載したベクターをそれぞれargBとsCを選択マーカーとして2種類作製し、これらのベクターに生合成酵素遺伝子を挿入して麹菌にco-transformationで複数個導入するシステムを構築した。このシステムを利用して、麹菌においてアフラトレムとベタエノンの生合成に成功した。また、同様に麹菌を宿主として各種発現ベクターを利用して多数の生合成酵素遺伝子を導入することにより、ペニトレムの全生合成経路の反応ステップを解明することができた。

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。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Heterologous expression of highly reducing polyketide synthase involved in betaenone biosynthesis.2015

    • 著者名/発表者名
      Ugai, T., Minami, A., Fujii, R., Tanaka, M., Oguri, H., Gomi, K., Dairi, T., and Oikawa, H.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 51 ページ: 1878-1881

    • DOI

      10.1039/C4CC09512J

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reconstitution of biosynthetic machinery for the synthesis of the highly elaborated indole diterpene Penitrem.2015

    • 著者名/発表者名
      Liu, C., Tagami, K., Minami, A., Matsumoto, T., Frisvad, J.C., Suzuki, H., Ishikawa, J., Gomi, K., and Oikawa, H.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 54 ページ: in press

    • DOI

      10.1002/anie.201501072

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rapid reconstitution of biosynthetic machinery for fungal metabolites in Aspergillus oryzae: Total biosynthesis of Aflatrem.2014

    • 著者名/発表者名
      Tagami, K., Minami, A., Fujii, R., Liu, C., Tanaka, M., Gomi, K., Dairi, T., and Oikawa, H.
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 15 ページ: 2076-2080

    • DOI

      10.1002/cbic.201402195

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 麹菌異種発現系を利用したインドールジテルペン、ペニトレムの生合成研究~第1報~2015

    • 著者名/発表者名
      松本 知之、劉 成偉、田上 紘一、南 篤志、鈴木 秀幸、五味 勝也、及川 英秋
    • 学会等名
      2015年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 麹菌異種発現系を利用したインドールジテルペン、ペニトレムの生合成研究~第2報~2015

    • 著者名/発表者名
      劉 成偉、田上 紘一、松本 知之、南 篤志、鈴木 秀幸、五味 勝也、及川 英秋
    • 学会等名
      2015年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 麹菌細胞壁の α-グルカン合成に関わる多重遺伝子破壊株の形態および物質生産特性2014

    • 著者名/発表者名
      張 斯来、田中瑞己、新谷尚弘、五味勝也
    • 学会等名
      第14回糸状菌分子生物学コンファレンス
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-16
  • [学会発表] Cre/loxP-based recombination system for fungal secondary metabolites production in Aspergillus oryzae2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Gomi
    • 学会等名
      2014 KSBB Fall Meeting and International Symposium
    • 発表場所
      Changwon Exhibition Convention Center (CECO)
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 麹菌異種発現系を利用したマイコトキシン、ペニトレムの生合成研究~第1報~2014

    • 著者名/発表者名
      松本 知之、劉 成偉、田上 紘一、南 篤志、鈴木 秀幸、五味 勝也、及川 英秋
    • 学会等名
      平成26年度日本農芸化学会北海道・東北支部合同支部大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-23
  • [学会発表] 麹菌異種発現系を利用したマイコトキシン、ペニトレムの生合成研究~第2報~2014

    • 著者名/発表者名
      劉 成偉、田上 紘一、松本 知之、南 篤志、鈴木 秀幸、五味 勝也、及川 英秋
    • 学会等名
      平成26年度日本農芸化学会北海道・東北支部合同支部大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-23
  • [学会発表] 選択マーカーリサイクリングシステムにより得られた麹菌α-グルカン合成に関わる多重遺伝子破壊株の特性2014

    • 著者名/発表者名
      張 斯来、伴 曉彦、江原直樹、水谷 治、田中瑞己、新谷尚弘、五味勝也
    • 学会等名
      第66回 日本生物工学会大会
    • 発表場所
      札幌国際会議場
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11

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公開日: 2016-06-01  

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