リベロマイシン誘導体創製に向けた新規生合成酵素群の反応機構解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21580104
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 高橋 俊二 独立行政法人理化学研究所, 化学情報・化合物創製チーム, チームヘッド (30311608)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 放線菌 / 天然化合物 / ポリケチド / リベロマイシンA / スピロアセタール化合物 / 生合成

研究概要

リベロマイシン生合成遺伝子クラスターの遺伝子破壊株を作製し、蓄積した中間代謝物の単離・構造解析を行った。これにより生合成経路の推定に必要な多くのリベロマイシン類縁体の構造が明らかとなった。さらに異種発現酵素を用いて反応を解析した結果、RM-A1a(トリオール中間体)を基質としてジヒドロキシケトン合成酵素(RevG)及びスピロアセタール環化酵素(RevJ)により立体特異的にスピロアセタール環を形成する新規反応が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Spirotoamides A and B, novel 6, 6-spiroacetal polyketides isolated from a microbial metabolite fraction library (2012)
  • 著者名/発表者名: Nogawa T., Takahashi S., Okano A., Kawatani M., Uramoto M., Saito T., and Osada H
  • 雑誌名: J. Antibiot 巻: 65(3) ページ: 123-128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reveromycin A biosynthesis uses RevG and RevJ for stereospecific spiroacetal formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi S, Toyoda A, Sekiyama Y, Takagi H, Nogawa T, Uramoto M, Suzuki R, Koshino H, Kumano T, Panthee S, Dairi T, Ishikawa J, Ikeda H, Sakaki Y, and Osada H
  • 雑誌名: Nat. Chem. Biol 巻: 7 ページ: 461-468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene disruption and biochemical characterization of verruculogen synthase of Aspergillus fumigates (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato N, Suzuki H, Takagi H, Uramoto M, Takahashi S., and Osada H
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 12(5) ページ: 711-714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic safeguard against mycotoxin cyclopiazonic acid production in Aspergillus oryzae (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato N., Tokuoka M., Shinohara Y., Kawatani M., Uramoto M., Seshime Y., Fujii I., Kitamoto K., Takahashi T., Takahashi S., Koyama Y., and Osada H
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 12(9) ページ: 1376-1382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of transformation efficiency by strategic circumvention of restriction barriers in Streptomyces griseus (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Takahashi S, Osada H, and Yoshida K
  • 雑誌名: J. Microbiol. Biotechnol 巻: 21(7) ページ: 675-678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Furaquinocins I and J : Novel polyketide isoprenoid hybrid compounds from Streptomyces reveromyceticus SN-593 (2011)
  • 著者名/発表者名: Panthee S, Takahashi S, Takagi H, Nogawa T, Oowada E, Uramoto M, and Osada H
  • 雑誌名: J. Antibiot 巻: 64(7) ページ: 509-513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of cytochrome P450 substrates using small-molecule droplet array on NADH-immobilized solid surface (2011)
  • 著者名/発表者名: Takayama H, Takahashi S, Osada H, Iwabuchi Y, and Kanoh N
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 12(18) ページ: 2748-2752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical characterization of a novel indole prenyltransferase from Streptomyces sp. SN-593 (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahashi S., Takagi H., Toyoda A., Uramoto M., Nogawa T., Ueki M., Sakaki Y. and Osada H
  • 雑誌名: J. Bacteriol 巻: 192(11) ページ: 2839-2851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Verticilactam, a New Macrolactam isolated from a microbial metabolite fraction library (2010)
  • 著者名/発表者名: Nogawa T., Okano A., Takahashi S., Uramoto M., Konno H., Saito T., and Osada H
  • 雑誌名: Org. Lett 巻: 12(20) ページ: 4564-4567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and characterization of a broad substrate terpenoid oxidoreductase from Artemisia annua (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryden A. M., Ruyter-Spira C., Litjens R., Takahashi S., Quax W., Osada H., Bouwmeester H., Kayser O
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 51(7) ページ: 1219-1228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional analyses of cytochrome P450 genes responsible for the early steps of brassicicene C biosynthesis (2009)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto M., Higuchi Y., Takahashi S., Osada H., Sakaki T., Toyomasu T., Sassa T., Kato N. and Dairi T
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett 巻: 19(19) ページ: 5640-5643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of cytochrome P450s required for fumitremorgin biosynthesis in Aspergillus fumigatus (2009)
  • 著者名/発表者名: Kato N, Suzuki H, Takagi H, Asami Y, Kakeya H, Uramoto M, Usui T, Takahashi S., Sugimoto Y and Osada H
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 10(5) ページ: 920-928
  • 査読あり
• [学会発表] サクシニル化に関わるリベロマイシン生合成遺伝子の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20120322-26
• [学会発表] リベロマイシン生合成における多段階酵素反応の再構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊野匠人
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20120322-26
• [学会発表] 2-アルキルマロニル-CoA生合成機構の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮澤岳
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20120322-26
• [学会発表] β-carboline compounds as biomediators of secondary metabolism in Streptomyces reveromyceticus (2012)
  • 著者名/発表者名: Suresh Panthee
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20120322-26
• [学会発表] Mechanism of 2-alkylmalonyl-CoA formation in reveromycin A biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunji Takahashi
  • 学会等名: 16^<th> International Symposium on the Biology of Actinomycetes
  • 発表場所: Puerto Vallarta, Mexico
  • 年月日: 20111211-15
• [学会発表] Biosynthetic Mechanism and Effective Production of Reveromycin A (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Osada
  • 学会等名: 16^<th> International Symposium on the Biology of Actinomycetes
  • 発表場所: Puerto Vallarta, Mexico
  • 年月日: 20111211-15
• [学会発表] 微生物代謝産物フラクションライブラリーより単離した新規スピロアセタールポリケチド、スピロトアミドAおよびBの構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野川俊彦
  • 学会等名: 第53回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター
  • 年月日: 20110927-29
• [学会発表] Identification of key enzymes involved in spiroacetal formation in reveromycin A biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunji Takahashi
  • 学会等名: International union of microbiological societies(IUMS),放線菌学会共催
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] Analysis of 2-alkylmalonyl-CoA biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Miyazawa
  • 学会等名: International union of microbiological societies(IUMS),放線菌学会共催
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] In vitro reconstruction of post-PKS modification in RM-A biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Takuto Kumano
  • 学会等名: International union of microbiological societies(IUMS),放線菌学会共催
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] Deciphering of reveromycin A biosynthesis and the production of novel derivatives (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunji Takahashi
  • 学会等名: International union of microbiological societies.(IUMS),放線菌学会共催
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] 遺伝子破壊によるリベロマイシン生合成機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20110327-29
• [学会発表] リベロマイシン生合成におけるバイヤー・ビリガー酸化反応解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊野匠人
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20110327-29
• [学会発表] ブチルマロニル-CoA生合成機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮澤岳
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20110327-29
• [学会発表] Identification of biomediators that enhance reveromycin A production in Streptomyces reveromyceticus (2011)
  • 著者名/発表者名: Suresh Panthee
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20110327-29
• [学会発表] 分子内peroxide架橋形成を触媒するverruculogen合成酵素FtmFの機能解析・結晶化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤直樹
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 20110327-29
• [学会発表] リベロマイシンAのスピロアセタール環化機構の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二
  • 学会等名: 日本放線菌学会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 20100902-03
• [学会発表] Development of screening system and identification of biomediators of reveromycin A biosynthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Suresh Panthee
  • 学会等名: 日本放線菌学会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 20100902-03
• [学会発表] リベロマイニンAスピロケタール生成に関わる新規デヒドロゲナーゼの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 東京大学駒場
  • 年月日: 20100327-30
• [学会発表] リベロマイシン構造多様化に関わる2-アルキルマロニルCoA生合成機構の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木海
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 東京大学駒場
  • 年月日: 20100327-30
• [学会発表] Analysis of Reveromycin A Biosynthetic Gene Cluste (2009)
  • 著者名/発表者名: Shunji Takahashi
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 20091215-20
• [学会発表] Biochemical and crystal structure analyses of revenomycine E hydroxylase(P450RME) in reveromycin A biosynthetic gene cluster (2009)
  • 著者名/発表者名: Shunji Takahashi
  • 学会等名: 15th International Symposium on the Biology of Actinomycetes(ISBA' 15)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20090820-25
• [学会発表] リベロマイシンAのスピロケタール生合成機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二
  • 学会等名: 日本放線菌学会
  • 発表場所: 秋田ビューホテル
  • 年月日: 20090716-17
• [学会発表] Prenyltransferase from Streptomyces reveromyceticus (2009)
  • 著者名/発表者名: Shunji Takahashi
  • 学会等名: TERPNET2009
  • 発表場所: University of Tokyo
  • 年月日: 20090525-29
• [学会発表] リベロマイシンA生合成遺伝子クラスターの機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-21
• [図書] 生物工学会誌 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二
  • 総ページ数: 95
• [図書] バイオサイエンスとインダストリー (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋俊二、長田裕之
  • 総ページ数: 486-487
• [図書] 科学工業 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田裕之、高橋俊二
  • 総ページ数: 8-13
• [図書] Comprehensive Natural Products II Chemistry and Biology (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuzuyama T., Hemmi H. and Takahashi S. L., Lui, H.-W
  • 総ページ数: 493-516
• [備考] 新聞掲載2011年06月06日化学工業日報2011年06月06日日経産業新聞
• [備考] プレスリリース平成23年6月6日独立行政法人理化学研究所放線菌による「リベロマイシンA」生合成機序を遺伝子レベルで初めて解明-トマトエキスが誘導する放線菌遺伝子を探索し判明-ホームページ
  • URL: http://www.riken.go.jp/r-world/research/lab/asi/cb-ccc/index.html
• [産業財産権] リベロマイシンAまたはその生合成中間体の製造法およびスピロケタール環含有化合物の製造方法 (2010)
  • 発明者名: 長田裕之、高橋俊二、榊佳之、豊田敦
  • 権利者名: 理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-194222
  • 出願年月日: 2010-08-31