| 研究課題/領域番号 |
17H05055
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
浅井 禎吾 東北大学, 薬学研究科, 教授 (60572310)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 天然物 / 糸状菌 / ポリケタイド / 生合成 / 異種発現 / ゲノムマイニング |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、糸状菌のゲノム上からユニークなポリケタイド合成酵素を含む生合成遺伝子クラスターを探索し、それらを麹菌で異種発現することで、新規天然物を創製することを目的として研究を進めている。今回、公開データベスおよび独自取得した24種の糸状菌のゲノム上から、メチル基転移ドメインがC末端に存在するユニークな非還元型ポリケタイド合成酵素 (NR-PKS)に着目してゲノムマイニングを行なった。その結果、未開拓の一群のメロテルペノイド 生合成遺伝子クラスターを見出した。これらをすべて麹菌で異種発現した結果、中間体および最終産物を含めて数多くの新規天然物の獲得に成功した。得られた化合物の詳細な化学構造を決定し、各生合成反応に関わる酵素の機能を特定し、一群のメロテルペノイド 生合成システムの全容を解明した。さらに、その情報に基づき、麹菌内で生合成経路の組み替え実験を行なった。天然経路よりも修飾レベルが高くなるような拡張型人工生合成経路を4本設計し麹菌内で発現させた。その結果、すべての経路において、天然には存在しない高度に修飾されたメロテルペノイド の獲得に成功した。明らかにした生合成情報に基づき、さらなる新規メロテルペノイドの獲得を目的としたゲノムマイニングを実施した。その結果、Eupenicillium属菌に未開拓のメロテルペノイド 生合成遺伝子クラスターが見出された。それについても現在麹菌で異種発現系を構築しているが、すでに環化様式の異なる新規メロテルペノイド の取得に成功した。
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| 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
2017年度は、当初予定していた遺伝子群の発現では新規天然物が獲得できず、詳細な遺伝子解析に留まっており、計画通り研究が進展していなかった。しかしながら、詳細な遺伝子解析の結果、ユニークな遺伝子資源が見つかっており、今回、それに基づき、候補遺伝子を絞り込み、それらを異種発現することで、目的通り、新規メロテルペノイド化合物群を創製できたので、計画以上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
高還元型ポリケタイド合成酵素 (HR-PKS) に着目して研究を進める。HR-PKSは一種の糸状菌のゲノム上に複数存在し、多いものでは10個程度存在する。一方で、その機能は未開拓なものがほとんである。ドメイン構造は類似しているものの、詳細な系統樹解析を行うと、様々なクレードを形成することも明らかにしている。その中には、未開拓のHR-PKSからのみなるクレードも少なくない。これらを標的としたポストゲノム型天然物探索を実施し、新規ポリケタイド天然物の獲得を目指す。
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