Calyculin A生合成機構の解析

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 生合成マシナリー：生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御
• 研究課題/領域番号: 25108705
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 脇本 敏幸 東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (70363900)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: カリクリンA / 海綿 / 生合成

研究実績の概要

本研究では伊豆半島産チョコガタイシカイメンに含まれる細胞毒性物質カリクリンAの生合成経路の解明を目指した。カリクリンAはタンパク質脱リン酸化酵素1および2Aを特異的に阻害し、各種がん細胞に対してpMオーダーで増殖阻害活性を示す。我々はカリクリンAの生合成遺伝子クラスターの探索を進め、チョコガタイシカイメンよりメタゲノムライブラリーを作成、ポリケタイド合成酵素遺伝子に保存性の高い配列を足掛かりとしてスクリーニングを行った。その結果、全長150 kbpに及ぶ長大な生合成遺伝子クラスターの取得に至った。予想通り、本遺伝子クラスターはⅠ型ポリケタイド合成酵素と非リボソーム型ペプチド合成酵素をコードしており、それらのモジュールやドメインの構成はカリクリンAの構造と良い一致を示した。さらに、いくつかの推定修飾酵素について機能解析を試みた。遺伝子クラスター上流には３つのリン酸基転移酵素がコードされており、それらを大腸菌において異種発現し、酵素反応を試みた。その結果、３つのうち１つ（CalQ）がカリクリンAを基質として受け入れ、二リン酸化体を生成することを明らかにした。このことには海綿メタゲノムより同定した遺伝子クラスターがカリクリンA生合成遺伝子であることを支持している。カリクリンAの二リン酸体の生物活性を調べたところ、細胞毒性は1,000倍、PP2A阻害活性は20倍と著しく減弱しており、カリクリンAのプロドラッグ体であることが示唆された。したがって、カリクリン生合成における最終産物はカリクリンAではなく、本研究で見出されたホスホカリクリンAであることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Calyculin biogenesis from a pyrophosphate protoxin produced by a sponge symbiont (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto, Y. Egami, Y. Nakashima, Y. Wakimoto, T. Mori, T. Awakawa, T. Ito, H. Kenmoku, Y. Asakawa, J. Piel, I. Abe
  • 雑誌名: Nature Chem. Biol. 巻: 10 ページ: 648-655
  • DOI: 10.1038/nchembio.1573
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete biosynthetic pathway of anditomin: nature's sophisticated synthetic route to a complex fungal meroterpenoid. (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, T. Wakimoto, T. Mori, T. Awakawa, I. Abe
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 15326-15336
  • DOI: 10.1021/ja508127q
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A methyltransferase initiates terpene cyclization in teleocidin B biosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Awakawa, L. Zhang, T. Wakimoto, S. Hoshino, T. Mori, T. Ito, J. Ishikawa, M. E. Tanner, I. Abe
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 9910-9913
  • DOI: 10.1021/ja505224r
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphocalyculin C as a pyrophosphate protoxin of calyculin C in the marine sponge Discodermia calyx (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 24 ページ: 5150-5153
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2014.10.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arcyriaflavin E, a new cytotoxic indolocarbazole alkaloid isolated by combined-culture of mycolic acid-containing bacteria and Streptomyces cinnamoneus NBRC 13823. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hoshino, L. Zhang, T. Awakawa, T. Wakimoto, H. Onaka, I. Abe
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 67 ページ: 1-3
  • DOI: 10.1038/ja.2014.147
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Three acyltetronic acid derivatives: noncanonical cryptic polyketides from Aspergillus niger identified by genome mining (2014)
  • 著者名/発表者名: X.-L. Yang, T. Awakawa, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: ChemBioChem, 巻: 15 ページ: 1578-1583
  • DOI: 10.1002/cbic.201402172
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lipodiscamides A-C, new cytotoxic lipopeptides from the marine sponge Discodermia kiiensis (2014)
  • 著者名/発表者名: K. C. Tan, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 16 ページ: 3256-3259
  • DOI: 10.1021/ol501271v
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] The significance of unstable marine natural products (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: Marine Biotechnology Seminar
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2015-02-09
  • 招待講演
• [学会発表] 海綿由来生物活性物質の生合成に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 日本生薬学会第61年会
  • 発表場所: 福岡県福岡市
  • 年月日: 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 多様な天然物を生産する海綿共生バクテリア (2014)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 静岡大学農学部公開講演会
  • 発表場所: 静岡県静岡市
  • 年月日: 2014-07-14
  • 招待講演
• [図書] Handbook of Cytotoxic cyclic peptides from the marine sponges (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto, K. C. Tan, H. Tajima, I. Abe
  • 総ページ数: 800
  • 出版者: Springer
• [備考] カイメンを気づかう共生バクテリア ―チョコガタイシカイメンの毒性物質はバクテリアが生産していた―
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_260630_02_j.html
• [備考] 海綿動物の化学防御を担う共生細菌
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/9108