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放線菌は、抗生物質に代表される多種多様な二次代謝産物を生産する土壌微生物である。次世代シークエンサー解析において、１菌株あたり30種類もの二次代謝生合成遺伝子クラスターを有していることが判明し、ゲノムマイニングによる新たな天然物の探索が盛んに進められている。本研究課題では放線菌二次代謝制御系および代謝経路の合理的改変により取得した休眠二次代謝産物に注目し、特異な分子骨格形成機構の先導的解明を中心とし、平成３０年度は以下の研究課題を実施した。
(1) アゾキシアルケン化合物の生合成マシナリーの先導的解明：KA57-A生合成遺伝子(azx)クラスター、マニワマイシン生合成遺伝子(mwm)、および既知のバラニマイシン生合成遺伝子(vlm)クラスターを比較して、生合成遺伝子群の絞り込みを行なった。今後、共通因子の遺伝子破壊実験、in silico比較解析と酵素変換実験なども組み合わせ、アゾキシ結合形成メカニズムの先駆的解明を目指していく。
(2) クオラムセンシング阻害活性の向上を目指したアゾキシアルケン化合物の生合成リデザイン：アゾキシアルケン化合物に注目し、炭化水素鎖長の改変や基質汎用性拡大、さらには天然物を凌駕する新規生理活性分子のリデザインを目指した。異なる炭素鎖長の脂肪族アミンの取り込み実験を行ったところ、得られたアゾキシアルケン化合物の炭素鎖長はC6で一定であり、生合成における厳密な基質認識が示唆された。
(3) キノン補酵素要求性デヒドロゲナーゼOrf23の機能解析：Orf23がランカサイジン生合成においてlactamideからpyruvamideへの変換に関与していることを、遺伝子破壊および異種発現酵素の生化学的解析により立証した。本酵素群が抗生物質生合成に関与している例は世界初であり、工業利用への展開が期待できる。
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