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2018 年度 実績報告書

麹菌異種発現系を基盤とする人工代謝経路の構築と抗がん活性擬天然物の創生研究

公募研究

研究領域生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
研究課題/領域番号 17H05428
研究機関東京大学

研究代表者

浅井 禎吾  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60572310)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード天然物 / コンビナトリアル生合成 / メロテルペノイド / 糸状菌 / 異種発現
研究実績の概要

本研究では、糸状菌ジテルペンピロン生合成系の全容解明と人工生合成経路による擬天然物の創生により、抗がん活性化合物ならびに有用薬理活性天然物を創生することを目的とした。
まず、糸状菌ジテルペンピロン生合成系の全容解明と人工生合成経路による擬天然物の創生に着手した。ゲノムマイニングにより、5属の菌 (Fusarium属、Macrophomina属、Colletotrichum属、 Metarhizium属、Arthrinium属) のゲノム上にジテルペノイドピロン類生合成遺伝子クラスターを見出し、全ての生合成経路を麹菌内で再構築した。作製した形質転換株が作製する全てのジテルペノイドピロン類を単離構造決定することで、全ての経路に関わる遺伝子の機能を解明し、生合成経路の全容を解明した。ジテルペノイドピロン生合成経路に見られる修飾酵素の機能を明らかにすることで、3回の酸化と1回の還元反応を触媒するユニークな酵素の発見にも繋がった。次に生合成経路の全容解明で得られた知見をもとに、ジテルペノイドピロンの生合成経路をリデザインした。それにより、天然の経路では生産されない多様な新規ジテ ルペノイドピロン類を創出可能な人工生合成経路の構築に成功した。また、それらの経路で作られるジテルペノイドピロン類に関しては、全て単離構造決定し、新規12種を含む22種のジテルペノイドピロンの創生に成功した。また、本研究で得られたジテルペノイドピロン類の中から、がん幹細胞の増殖を1 μM以下で抑制する化合物を発見した。さらに、アルツハイマーとの関連が示唆されているアミロイドβの凝集を抑制するものや数nMでHIVの増殖を抑制するものも発見しており、本研究手法が活性物質の創生にゆうようであることを示した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Use of plant hormones to activate silent polyketide biosynthetic pathways in Arthrinium sacchari, a fungus isolated from a spider2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Morishita, Yusuke Okazaki, Yi Yi Luo, Jun Nunoki, Tohru Taniguchi, Yoshiteru Oshima, Teigo Asai
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 17 ページ: 780-784

    • DOI

      10.1039/C8OB02837K

    • 査読あり
  • [学会発表] Production of diverse diterpenoid pyrones by re-construction and re-designing of fungal biosynthetic pathways in Aspergillus oryzae2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Tsukada, Shono Shinki, Akiho Kaneko, Teigo Asai
    • 学会等名
      3rd European Conference on Natural Products
    • 国際学会
  • [学会発表] Production of diverse diterpenoid pyrones by re-construction and re-designing of fungal biosynthetic pathways in Aspergillus oryzae2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Tsukada, Shono Shinki, Akiho Kaneko, Teigo Asai
    • 学会等名
      VAAM workshop 2018 “Biology of natural product producing microorganisms
    • 国際学会
  • [学会発表] 生合成経路の再構築と再設計による糸状菌ジテルペノイドピロンライブラリーの構築と生物活性評価2018

    • 著者名/発表者名
      塚田健人, 金子秋穂, 新木翔之, 河治久実, 児玉栄一, 倉石貴透, 村上一馬, 入江一浩, 平田尚也, 諫田泰成, 浅井禎吾
    • 学会等名
      第36回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [学会発表] 糸状菌のポストゲノム型天然物探索2018

    • 著者名/発表者名
      浅井禎吾
    • 学会等名
      鹿児島大学農学部食料生命科学セミナー

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公開日: 2019-12-27  

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