• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

糸状菌天然物生合成マシナリー再構築による汎用的物質生産

研究課題

研究課題/領域番号 15H01835
研究機関北海道大学

研究代表者

及川 英秋  北海道大学, 理学研究院, 教授 (00185175)

研究分担者 南 篤志  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40507191)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード生合成 / 天然物 / テルペン / ペプチド / 麹菌
研究実績の概要

昨年度生産菌のゲノム解析から取得した抗生物質プロイロムチリンの生合成遺伝子クラスターを用い、合計7種ある遺伝子を麹菌で異種発現した。まずGGPP合成酵素、環化酵素遺伝子ple3/ple4を導入した株から、プロイロムチリンの骨格を持つ中間体プレムチリンを単離した。次いで大腸菌で大量発現したPle4、そのN-末及びC-末ドメイン変異株を用いて、直鎖前駆体ゲラニルゲラニル二リン酸から5-6員環の二環性骨格中間体を経て、プロイロムチリンに至る環化機構を解明した。さらに3種の酸化酵素遺伝子Ple2/Ple5/Ple6の導入株が、環化中間体からムチリンを、Ple1/Ple2の導入株がさらなる変換(アシル基転移/水酸化)することによりプロイロムチリンに変換されることを見出した。本成果はキノコ代謝産物に関して全経路を解明しながら異種生産を行った世界初の例となった。
キノコを除く糸状菌から初めて見つかったリボソーム依存性ペプチドであるウスチロキシン に関して、推定した生合成経路に基づき実験を行った。前駆体ペプチドustAと3種の予想酸化酵素ustQ/ustYa/ustYbをコードする遺伝子を導入した麹菌株は、最初の単離可能な中間体N-デメチルウスチロキシン Fを生産した。これにより糸状菌リボソーム依存性ペプチドに特徴的な大環状エーテルは、酸化的閉環により形成されることを明らかにした。ウスチロキシンのユニークな芳香環側鎖の導入機構は、予想された3種の組換え酵素ustF1/F2/Dを用いて機能解析を行い、非常に興味深いヘテロ原子の酸化や脱炭酸が関わる変換反応を見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

麹菌異種発現系による機能解析を鍵として、糸状菌由来の新規ペプチドの汎用性が期待される生産法、キノコでは主要な代謝産物となるテルペンの生産法が提案できた。植物病原菌の代謝産物に関しては、予備実験を繰り返し、標的クラスターを絞り込んだ。計画立案時の予定通り、プロジェクトは進行している。

今後の研究の推進方策

C25テルペン、RiPPs、キノコテルペンの異種生産例を増やすとともに、植物病原菌が感染時特異的に発現している生合成遺伝子クラスターを複数個解析中であり、その生成物の生合成経路を決定しながら、物質生産、さらにはその生物活性を調査する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Massey University(New Zealand)

    • 国名
      ニュージーランド
    • 外国機関名
      Massey University
  • [雑誌論文] Stepwise cyclopropanation on the polycyclopropanated polyketide formation in jawsamycin biosynthesis2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hiratsuka, H. Suzuki, A. Minami, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 15 ページ: 1076-1079

    • DOI

      10.1039/C6OB02675C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unveiling the Biosynthetic Pathway of the Ribosomally Synthesized and Post-translationally Modified Peptide Ustiloxin B in Filamentous Fungi.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ye, A. Minami, Y. Igarashi, M. Izumikawa, M. Umemura, N. Nagano, M. Machida, T. Kawahara, K. Shin-ya, K. Gomi, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie-International Edition

      巻: 55 ページ: 8072-8075

    • DOI

      10.1002/anie.201602611

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiple Oxidative Modifications in the Ophiobolin Biosynthesis: P450 Oxidations Found in Genome Mining.2016

    • 著者名/発表者名
      K. Narita, R. Chiba, A. Minami, M. Kodama, I. Fujii, K. Gomi, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 18 ページ: 1980-1983

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.6b00552

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Biosynthesis of Shearinine: Diversification of a Tandem Prenyl Moiety of Fungal Indole Diterpenes.2016

    • 著者名/発表者名
      C. W. Liu, A. Minami, T. Dairi, K. Gomi, B. Scott, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 18 ページ: 5026-5029

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.6b02482

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Genome mining approach for harnessing the cryptic gene cluster in Alternaria solani: production of PKS-NRPS hybrid metabolite, didymellamide B.2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ugai, A. Minami, K. Gomi, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 57 ページ: 2793-2796

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2016.05.043

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reconstitution of biosynthetic machinery of fungal polyketides: unexpected oxidations of biosynthetic intermediates by expression host.2016

    • 著者名/発表者名
      R. Fujii, T. Ugai, H. Ichinose, M. Hatakeyama, T. Kosaki, K. Gomi, I. Fujii, A. Minami, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Bioscience Biotechnology and Biochemistry

      巻: 80 ページ: 426-431

    • DOI

      10.1080/09168451.2015.1104234

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Catalytic asymmetric synthesis of the common amino acid component in the biosynthesis of tetrahydroisoquinoline alkaloids.2016

    • 著者名/発表者名
      R. Tanifuji, H. Oguri, K. Koketsu, Y. Yoshinaga, A. Minami, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 57 ページ: 623-626

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2015.12.110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Total Biosynthesis of Fungal Indole Diterpenes Using Cell Factories.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Minami, C. W. Liu, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 92 ページ: 397-421

    • DOI

      10.3987/REV-15-830

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recent advances of Diels-Alderases involved in natural product biosynthesis.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Minami, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Journal of Antibiotics

      巻: 69 ページ: 500-506

    • DOI

      10.1038/ja.2016.67

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 生物が選択した天然物合成戦略:糸状菌天然物を中心に2017

    • 著者名/発表者名
      及川英秋
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会特別企画新領域研究グループシンポジウム
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 天然物生合成マシナリーから生合成リデザインへ:麹菌による驚異的異種発現2016

    • 著者名/発表者名
      及川英秋
    • 学会等名
      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  新学術領域「生合成リデザイン」キックオフシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学薬学系総合研究棟(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Topics for Total Biosynthesis of Fungal Natural Products2016

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Oikawa
    • 学会等名
      Peking University & Hokkaido University Joint Seminar on Organic Chemistry and Chemical Biology
    • 発表場所
      Peking University, Beijing, China
    • 年月日
      2016-05-26 – 2016-05-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 有機反応論研究室

    • URL

      https://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~yuhan/index.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi