放線菌ゲノム情報に基づく二次代謝産物の生産

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17019009
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北里大学 (2009); 東京大学 (2005-2008)
• 研究代表者: 池田 治生 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (90159632)
• 研究分担者: 鮒 信学 東京大学, 大学院・農学生命科学 (70361574) ; 石川 淳 国立感染症研究所 (40202957) ; 堀之内 末治 東京大学, 大学院・農学生命科学 (80143410)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: ゲノム / 二次代謝産物 / 物質生産 / 放線菌

研究概要

放線菌が有する多様な二次代謝酵素の反応機構の解明および改変を行い、パスウェイ工学、代謝工学、コンビナトリアル生合成法や人工的生合成遺伝子クラスターの一員として利用することにより、既知有用物質の増産はもとより、「非天然型」化合物の微生物生産を達成し、新規な生理活性や特性を有する医薬、工業原料の開発を目指す。この目的のために、エバーメクチン生産菌であるStreptomyces avermitilisとNocardia farciniaのゲノム情報およびストレプトマイシン生産菌Streptomyces griseusのゲノム情報に基づき、二次代謝産物の生合成遺伝子クラスターの抽出およびそれぞれの酵素の反応機構の解明、改変を行った。本研究では特に、化合物としてフラボノイド、ポリケタイドとテルペン類、酵素としてP-450を中心とした酸化還元酵素に力を注ぎ、非天然型フラボノイドの創製を達成した。一方ではパスウェイ工学、ゲノム工学の手法を用いて、安定的かつ大量な物質生産を行うために汎用性のある宿主の開発を行った。同時に、二次代謝生合成の調節と栄養増殖から二次代謝のための増殖へと切換わるグローバルな調節機構の解明を行った

研究成果

• [雑誌論文] Genomic basis for natural product biosynthetic diversity in the actinomycetes Nat. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nett, M. Ikeda, H. Bradley S. Moore, B.S.
  • 雑誌名: Prod. Rep. 26 ページ: 1362-1384
• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces avermitilis: A biochemical Baeyer-Villiger reaction and discovery of a new branch of the pentalenolactone family tree. (2009)
  • 著者名/発表者名: Jiang, J., Tetzlaff, C.N., Yakamatsu, S., Iwatsuki, M., Komatsu, M., Ikeda, H., Cane, D.E.
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 6431-6440
• [雑誌論文] The site-specific recombination system of actinophage TG1. (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, K., Yamamoto, T., Fusada, N., Komatsu, M., Ikeda, H., Hirano, N., Takahashi, H.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol. Lett. 297 ページ: 234-240
• [雑誌論文] Antibiotic Overproduction by rpsL and rsmG Mutants of Various Actinomycetes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y., Komatsu, M., Okamoto, S., Tokuyama, S., Kaji, A., Ikeda, H., Ochi, K.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol 75 ページ: 4919-4922
• [雑誌論文] Characterization of a regulatory gene, aveR, for the biosynthesis of avermectin in Streptomyces avermitilis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kitani, K., Ikeda, H., Sakamoto, T., Noguchi, S., Nihira, T.
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol 82 ページ: 1089-1096
• [雑誌論文] Crystal Structures of Cytochrome P450 105P1 from Streptomyces avermitilis: Conformational Flexibility and Histidine Ligation State. (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu, L-H., Fushinobu S., Ikeda, H., Wakagi, T., Shoun, H.
  • 雑誌名: J. Bacteriol 191 ページ: 1211-1219
• [雑誌論文] Dynamic changes in the extracellular proteome caused by absence of a pleiotropic regulator AdpA in Streptomyces griseus. (2009)
  • 著者名/発表者名: Akanuma, G., Hara, H., Ohnishi, Y., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol 73 ページ: 898-912
• [雑誌論文] CebR as a master regulator for cellulose/cellooligosaccharide catabolism affects morphological development in Streptomyces griseus. (2009)
  • 著者名/発表者名: Marushima, K., Ohnishi, Y., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: J. Bacteriol 191 ページ: 5930-5940
• [雑誌論文] Identification and characterization of multiple curcumin synthases from the herb Curcuma longa. (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama, Y., Kita, T., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 583 ページ: 2799-2803
• [雑誌論文] Enzymatic synthesis of bis-5-alkylresorcinols by resorcinol-producing type III polyketide synthases. (2009)
  • 著者名/発表者名: Miyanaga, A., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: J. Antibiot 62 ページ: 371-376
• [雑誌論文] Physically discrete beta-lactamase-type thioesterase catalyzes product release in atrochrysone synthesis by iterative type I polyketide synthase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Awakawa, T., Yokota, K., Funa, N., Doi, F., Mori, N., Watanabe, H., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Chem. Biol. 16 ページ: 613-623
• [雑誌論文] Identification and gene disruption of small noncoding RNAs in Streptomyces griseus. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tezuka, T., Hara, H., Ohnishi, Y., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: J. Bacteriol 191 ページ: 4896-4904
• [雑誌論文] Biosynthesis of aliphatic polyketides by type III polyketide synthase and methyltransferase in Bacillus subtilis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakano, C., Ozawa, H., Akanuma, G., Funa, N., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: J. Bacteriol 191 ページ: 4916-4923
• [雑誌論文] DNA microarray analysis of global gene regulation by A-factor in Streptomyces griseus. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hara, H., Ohnishi, Y., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Microbiology 155 ページ: 2197-2210
• [雑誌論文] Combinatorial biosynthesis of plant medicinal polyketides by microorganisms. Curr. (2009)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Opin. Chem. Biol. 13 ページ: 197-204
• [雑誌論文] Curcuminoid biosynthesis by two type III polyketide synthases in the herb Curcuma longa. (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama, Y., Kita, T., Funa, N., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 11160-11170
• [雑誌論文] Organization of the biosynthetic gene cluster for the polyketide antitumor macrolide, pladienolide, in Streptomyces platensis Mer-11107. (2008)
  • 著者名/発表者名: Machida, K., Arisawa, A., Takeda, S., Tsuchida, T., Aritoku, Y., Yoshida, M., Ikeda, H.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem 72 ページ: 2946-2952
• [雑誌論文] Identification and functional analysis of genes controlling biosynthesis of 2-methylisoborneol. (2008)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, M., Tsuda, M., Omura, S., Oikawa, H., Ikeda, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 105 ページ: 74224-7427
• [雑誌論文] Conditionally positive effect of the TetR-family transcriptional regulator AtrA on streptomycin production by Streptomyces griseus. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirano, S., Tanaka, K., Ohnishi, Y., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Microbiology 154 ページ: 905-914
• [雑誌論文] Phenolic lipids synthesized by type III polyketide synthase confer penicillin resistance on Streptomyces griseus. (2008)
  • 著者名/発表者名: Funabashi, M., Funa, N., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 13983-13991
• [雑誌論文] Direct transfer of starter substrates from type I fatty acid synthase to type III polyketide synthases in phenolic lipid synthesis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyanaga, A., Funa, N., Awakawa, T., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 105 ページ: 871-876
• [雑誌論文] Genome sequence of the streptomycin-producing microorganism Streptomyces griseus IFO 13350. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, Y., Ishikawa, J., Hara, H., Suzuki, H., Ikenoya, M., Ikeda, H., Yamashita, A., Hattori, M., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: J. Bacteriol 190 ページ: 4050-4060
• [雑誌論文] A novel pair of terminal protein and telomere-associated protein for replication of the linear chromosome of Streptomyces griseus. (2008)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Marushima, K., Ohnishi, Y., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem 72 ページ: 2973-2980
• [雑誌論文] Production of curcuminoids by Escherichia coli containing an artificial biosynthesis pathway. (2008)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama, Y., Matsuzawa, M., Funa, N., Horinouchi, S.
  • 雑誌名: Microbiology 154 ページ: 2620-2628
• [備考]
  • URL: http://avermitilis.ls.kitasato-u.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://nocardia.nih.go.jp/
• [備考]
  • URL: http://streptomyces.nih.go.jp/griseus/