| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
17H05456
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
梅村 舞子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (00552259)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 糸状菌RiPPs / 環状ペプチド / 繰返し配列 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、カビが産生する天然化合物の一つであるリボソームペプチドについて、インフォマティクス解析から見出した新規生合成経路のクラスを分類し、非天然型環状ペプチドの創製に向けて化合物―経路のライブラリ構築と特徴解析を行うことを目的とする。対象とするリボソームペプチド生合成経路（ust-RiPS経路）はカビで初めて見出されたもので、化合物の骨格となるペプチド鎖の配列が、高度な繰り返し配列となって前駆体ペプチド遺伝子に直接書き込まれている。また、経路内に新規環状化因子を有しており、芳香環に直接エーテル結合によって環を巻く化合物構造を生合成する。
初年度である平成29年度は、前駆体ペプチドの配列特徴解析および本経路に特徴的な環状化因子の相同性検索から、糸状菌Aspergillus属における本経路を抽出・分類し、その結果に基づいて、遺伝子破壊実験とLC-MS測定から糸状菌A. flavus上に新規ust-RiPS経路と化合物のペアを1つ同定した。さらに、生産量が非常に低い本化合物の正確な構造決定を行うために、多重マーカーを有する麹菌株を親株として、各生合成遺伝子のプロモーター領域をマルトース誘導型に挿げ替えて導入した異種発現株を作製した。本株を導入遺伝子誘導培地の元で培養したが、対象化合物の産生が確認できなかったため、遺伝子発現の確認を行うとともに、ゲノム上の特定の位置に遺伝子導入する異種発現系の構築を行った。並行して、公共データベースより取得可能なゲノム情報に対して本経路のドライ探索を行い、本経路がカビ・キノコを含むFungi界全体に保存されており、前駆体ペプチドの配列も1000種類以上の多岐にわたることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題では、新規カビRiPPs生合成経路クラスであるust-RiPS経路について、ゲノム情報ドライ解析による経路探索と異種発現株における経路高発現から、本経路クラスの生合成遺伝子―化合物ライブラリ作製を行う。これまで、20種類のAspergillus属ゲノム探索から見出された101経路を、前駆体コアペプチドの配列に基づき44種類に分類した。種間で保存性の高い10種類を選抜し、対象経路の遺伝子破壊と高発現によって、新たに1種類の新規化合物をA. flavus培養物において見出しており、9つの生合成遺伝子の異種発現による高生産系の構築まで終えている。ドライ解析では、本経路のリソースを広く確保するため、解析対象をFungi界全体に広げてコアペプチド配列の分類までを行い新規経路候補を多数見出しており、当初の計画に対し概ね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
ドライ解析について、Fungi界全体に対する本ust-RiPS経路のコアペプチド配列に基づく分類と、周辺構造の解析を行う。これにより、化合物構造となるコアペプチドの種類毎に、環状ペプチドの生産に必要な修飾遺伝子を絞り込む一助とする。遺伝子破壊と異種発現による新規ust-RiPS化合物の同定を継続するとともに、すでに見出している新規当該環状ペプチドについて、異種発現株の生産性が低いため、輸送体を始めとする遺伝子の追加導入を検討する。またもし低生産性が改善されない場合、親株の大量培養による化合物取得を視野に入れる。これらにより、新規環状ペプチドの精製と構造決定を行い、本経路の生合成経路とセットになった化合物情報をライブラリとして蓄積する。
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