産業微生物物質生産・変換における包括的解析基盤の確立

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20310122
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用ゲノム科学
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 池田 治生 北里大学, 大学院・感染制御科学府, 教授 (90159632)
• 研究分担者: 高松 智 日本大学, 薬学部, 准教授 (30236351) ; 小松 護 北里大学, 大学院・感染制御科学府, 助教 (40414057)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 産業微生物ゲノム / 物質生産 / 染色体再構成 / 二次代謝産物

研究概要

抗生物質などの微生物二次代謝産物の生成過程における種々の解析は、生合成経路の解明や生合成遺伝子群の発現調節機構の理解など、基礎的な研究のみならず、それらの成果を工業的な安定かつ大量生産への達成といった応用研究に発展させることが期待できる。しかしながら、多くのStreptomyces属の菌株ではDNAの導入さえも困難な場合があり、その生合成遺伝子群の評価ができない場合が多々ある。これらの問題を回避するためには対象とする二次代謝産物生合成遺伝子群を物質生産に適した汎用宿主に導入して解析できる系の構築が、これまで望まれていた。本研究ではこれらのことを踏まえ、実際の医薬品生産に利用されているS.avermitilisを物質生産に特化した染色体改変を行い、異種微生物由来の有用な二次代謝産物の生産系を確立しその有用性を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces. Elucidation of the role of Baeyer-Villiger monooxygenases and non-heme iron-dependent dehydrogenase/oxygenases in the final steps of the biosynthesis of pentalenolactone and neopentalenolactone. (2011)
  • 著者名/発表者名: Seo, M-J. Zhu, D. Endo, S. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: Biochemistry 50 ページ: 1739-1754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces. Discovery of an unprecedented P450-catalyzed oxidative rearrangement that is the final step in the biosynthesis of pentalenolactone. (2011)
  • 著者名/発表者名: Zhu, D. Seo, M-J. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 133 ページ: 2128-2131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a silent sesquiterpenoid biosynthetic pathway in Streptomyces avermitilis controlling epi-isozizaene and albaflavenone biosynthesis and isolation of a new oxidized epi-isozizaene metabolite. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu, S. Lin, X. Nara, A. Komatsu, M. Cane, D.E. Ikeda, H.
  • 雑誌名: Microb.Biotechnol. 4 ページ: 184-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthesis of 2-methylisoborneol in Cyanobacteria. (2011)
  • 著者名/発表者名: Giglio, S. Chou, W.K.W. Ikeda, H. Cane, D.E. Monis, T.
  • 雑誌名: Environ.Sci.Technol. 45 ページ: 992-998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pentalenic acid is a shunt metabolite in the biosynthesis of the pentalenolactone family of metabolites : Hydroxylation of 1-deoxypentalenic acid mediated by CYP105D7 (SAV_7469) of Streptomyces avermitilis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu, S. Lin, X. Fushinobu, S. Shoun, H, Komatsu, M. Cane, D.E. Ikeda, H.
  • 雑誌名: J.Antibiot. 64 ページ: 65-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome sequence of Kitasatospora setae NBRC 14216T : An evolutionary snapshot of the family Streptomycetaceae. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, N. Oguchi, A. Ikeda, H. Ishikawa, J. Kitani, S. Watanabe, Y. Nakamura, S. Katano, Y. Kishi, E. Sasagawa, M. Ankai, A. Fukui, S. Hashimoto, Y. Kamata, S. Otoguro, M. Nihira, T. Horinouchi, S. Ohnishi, Y. Hayakawa, M. Kuzuyama, T. Arisawa, A. Nomoto, F. Miura, H. Takahashi, Y. Fijita, N.
  • 雑誌名: DNA Res. 17 ページ: 393-406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regio-and stereospecificity of filipin hydroxylation sites revealed by crystal structure of cytochrome P450 105P1 and 105D6 from Streptomyces avermitilis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Lin, X. Fushinobu, S. Takamatsu, S. Wakagi, T, Ikeda, H. Shoun, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 285 ページ: 16844-16853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome mining in Streptomyces avermitilis : Cloning and characterization of SAV_76, the synthase for a new sesquiterpene. avermitilol. (2010)
  • 著者名/発表者名: Chou, W.K.W. Fanizza, I. Uchiyama, T. Komatsu, M. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 8850-8851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-minimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism. (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, M. Uchiyama, Takuma, Cane, D.E. Omura, S. Ikeda, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 107 ページ: 2646-2651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nocardamin production by Streptomyces avermitilis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ueki, M. Suzuki, R. Takamatsu, S. Takagi, H. Uramoto, M. Ikeda, H. Osada, H.
  • 雑誌名: Actinomycetol 23 ページ: 34-39
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic basis for natural product biosynthetic diversity in the actinomycetes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nett, M. Ikeda, H. Moore, B.S.
  • 雑誌名: Nat.Prod.Rep. 26 ページ: 1362-1384
  • 査読あり
• [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. Takamatsu, S. Iwatsuki, M. Komatsu, M. Ikeda, H. Cane, D.E.
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 6431-6440
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro characterization of the site-specific recombination system based on actinophage TG1 integrase. (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: Mol.Genet.Genome. 282 ページ: 607-616
  • 査読あり
• [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.Env.Microbiol. 75 ページ: 4919-4922
  • 査読あり
• [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, S. Ikeda, H. Sakamoto, T. Noguchi, S. Nihira, T.
  • 雑誌名: Appl.Microbiol Biotechnol. 82 ページ: 1089-1096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of cytochrome P450 105P1 from Streptomyces avermitilis : conformational flexibility and histidine ligand state. (2009)
  • 著者名/発表者名: Lin, X. Fushinobu S. Ikeda H. Wakagi T. Shoun H.
  • 雑誌名: J.Bacteriaol. 191 ページ: 1211-1219
  • 査読あり
• [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.USA. 105 ページ: 7422-7427
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [学会発表] 物質生産のためのStreptomyces avermitilisのゲノム改変 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田治生
  • 学会等名: 2010年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] Optimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda H., Komatsu M., Uchiyama T.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms.
  • 発表場所: Melbourone, Australia
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Waking up bacterial sleeping genes: a new method to elicit bacterial capabilities. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ochi K., Tanaka Y., Komatsu M., Hosaka H., Ikeda H.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms.
  • 発表場所: Melbourone, Australia
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Characterization of relA mutant of industrial microorganism Streptomyces avermitilis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu M., Tanaka Y., Ochi K., Ikeda H.
  • 学会等名: 11^<th> International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms.
  • 発表場所: Melbourone, Australia
  • 年月日: 2010-06-29
• [備考] ホームページ
  • URL: http://avermitilis.ls.kitasato-u.ac.jp/