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研究代表者らが海洋渦鞭毛藻Amphidinium sp.から単離、構造決定している一連の抗腫瘍性マクロリドであるアンフィジノリド類のポリケチド鎖は、13C標識酢酸の投与実験により、通常の酢酸-マロン酸経路だけでは説明できない特異な炭素鎖伸長経路により生合成されていることが分かっている。この特異な炭素鎖伸長経路は、他の属の渦鞭毛藻が生産するポリケチドの生合成にも関与していることが示唆されている。
植物や菌類のポリケチド生合成酵素(PKS)は、酢酸由来の2炭素を直列に2炭素ずつポリケチド鎖を伸長する事しかできないが、渦鞭毛藻のPKSはポリケチド鎖を2炭素伸長させるだけでなく、酢酸のメチル基炭素を用いて1炭素のみ伸長させることも可能と考えられる。生合成工学的手法により、渦鞭毛藻のPKSを利用することが可能になれば、菌類に比べて培養が困難な渦鞭毛藻のポリケチドを、他のホストで効率よく生産させることが可能になるだけでなく、既知のPKSでは生産することができない多彩な炭素骨格の化合物を、酵素的に合成することも可能となる。しかし、この特異な1炭素伸長のメカニズムは不明である。
本研究では、2011年に採取したアンフィジノリド生産株について、RNA-Seq解析によるmRNAの網羅的な解析を行った結果、アンフィジノリド類の生合成に関与している可能性のある遺伝子として、既知のPKSに見られる酵素や、β-メチル化に関与する酵素と相同性を示す酵素遺伝子の他、藍藻の生産するバルバミドの生合成において特異な炭素鎖伸長に関与している酵素と相同性を示す、非リボソームペプチド合成酵素に見られるドメインとPKSの混合したモジュール型酵素の遺伝子を取得した。
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