難培養性共生微生物が生産する希少天然化合物の合成生物学による発酵生産技術の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15744
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分38020:応用微生物学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 工藤 慧 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (80828161)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 難培養性微生物 / 合成生物学 / 天然物化学 / 海洋天然物 / ゲノム解析 / 異種発現 / 抗がん剤

研究成果の概要

safracinおよびsaframycin生産菌のゲノム配列を解読し、各生合成遺伝子クラスターを同定、BACベクターへクローニングすることに成功した。さらにPseudomonas putidaを宿主としたsafracinの異種生産に成功し、条件発現系を用いることで生産量の増大が可能であることを明らかにした。
難培養性共生微生物であるET-743生産菌の公開ゲノムと取得したsafracinの遺伝子配列を比較し、ET-743生合成に必要な修飾酵素遺伝子を推定した。合成DNAにより人工オペロンを調製し、safracin異種生産系に追加導入したが、新たな化合物の生成を確認することはできなかった。

自由記述の分野

天然物化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

構築したsafracin異種生産系においては、safracin以外の生合成中間体と思われる化合物ピークが多数観察されたことから、本システムを利用した多様性創出が可能であることが示唆された。一方で、safracin類はDNA損傷を引き起こす薬剤であるため、生産宿主にとっても毒性を発揮する。そのような化合物の高生産に、条件発現系が有効であることが明らかになった。また、単に難培養微生物由来の公開ゲノム配列から抽出した遺伝子配列を用いるのではなく、導入した各遺伝子の発現解析や、ゲノム情報の正確性について吟味することの必要性が今後の課題として明白となった。