ゲノムマイニングによる新規ポリケタイド合成酵素の探索及び物質生産系の構築

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19780084
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物生産化学・生物有機化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鮒 信学 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 助教 (70361574)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: ポリケタイド / III型ポリケタイド合成酵素

研究概要

ポリケタイドは天然で最も構造多様性に富む化合物群である。本研究課題の目的は、微生物及び植物のゲノム解析により見出された機能未同定のIII型ポリケタイド合成酵素(III型PKS)の網羅的機能解析である。我々は、枯草菌Bacillus subtilisと粘液細菌Myxococcus xanthusのIII型PKS(それぞれBcsAとFTP)の機能解析を行った。その結果、BcsAはアルキルパイロンの合成を触媒し、FTPはアルキルレゾシノールの合成を触媒することが明らかになった。また、イネOryza sativaのARAS1およびARAS2が新規なアルキルレゾシノール合成酵素であることを明らかにした。また、ウコンCurcuma longa L.からferuloyl-CoAにmalonyl-CoAを縮合しdiketide-CoAの合成を触媒するdiketide-CoA synthase (DCS)、feruloyl-CoAとDCSの産物であるdiketide-CoAからクルクミンの合成を触媒するcurcumin synthase(CURS)を見出した。以上よりウコンにおいてクルクミはDCS及びCURSの二つの鍵酵素により炭素骨格が生合成されていることが明らかとなった。この発見により植物はもとよりそれ以外の生物種におけるウコンの生産が可能になる。

研究成果

• [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., and Horinouchi, S
  • 雑誌名: J. Bacteriol PMID 19465653
  • 査読あり
• [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., and Horinouchi, S
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 284 ページ: 11160-11170
  • 査読あり
• [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., and Horinouchi, S
  • 雑誌名: . Biol. Chem 283 ページ: 13983-13991
  • 査読あり
• [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., and Horinouchi, S
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 871-876
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro synthesis of curcuminoids by type III polyketide synthase from Oryza sativa (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama, Y., Matsuzawa, M., Funa, N., and Horinouchi, S
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 282 ページ: 37702-37709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pentaketide resorcylic acid synthesis by type III polyketide synthase from Neurospora crassa (2007)
  • 著者名/発表者名: Funa, N., Awakawa, T., and Horinouchi, S
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 282 ページ: 14476-14481
  • 査読あり
• [学会発表] イネOryza sativa のIII 型ポリケタイド合成酵素の網羅的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鮒 信学、松沢 未来、勝山 陽平、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] 枯草菌Bacillus subtilis 由来III型ポリケタイド合成酵素BcsAの過剰発現株により生産される脂溶性ポリケタイドの構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 仲野 千秋、赤沼 元気、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] ウコン由来のIII 型ポリケタイド合成酵素によるクルクミンの生合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝山陽平、喜多 智子、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] Alkylresorcylic acid を合成するイネ由来III 型ポリケタイド合成酵素の機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松沢 未来、勝山 陽平、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] Myxococcus xanthus 由来のIII 型ポリケタイド合成酵素のfatty acyl AMPligase 依存的priming 機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 林 貴之、北村 裕太、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] Aspergillus terreus 由来I 型ポリケタイド合成酵素によるemodin合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 淡川 孝義、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] クルクミノイド合成を司るイネ由来III型ポリケタイド合成酵素の発見 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松沢 未来、勝山 陽平、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] イネ由来のクルクミノイド合成酵素(CUS)の機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 勝山 陽平、松沢 未来、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] 脂溶性ポリケタイド生合成におけるI型脂肪酸合成酵素からIII型ポリケタイド合成酵素への基質の受け渡し (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮永顕正、鮒 信学、堀之内 末治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20080300
• [産業財産権] クルクミノイド合成酵素およびクルクミン製造方法 (2009)
  • 発明者名: 堀之内 末治、鮒 信学
  • 権利者名: ハウス食品株式会社、堀之内 末治、鮒 信学
  • 産業財産権番号: 特許権(発明), 特願2009-47032
  • 出願年月日: 2009-02-27
• [産業財産権] イネOryza sativa 由来のタイプIIIポリケタイド合成酵素によるクルクミノイドの生産 (2007)
  • 発明者名: 堀之内 末治、鮒 信学
  • 権利者名: 国立大学法人、東京大学
  • 公開番号: 特許権(発明), 特開2008-228686
  • 出願年月日: 2007-03-22