2021 Fiscal Year Annual Research Report

Applications of metabolic diversity of basidiomycetes for construction of chemical library of sesquiterpenoids

Research Project

Project/Area Number	20H03045
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	一瀬博文九州大学, 農学研究院, 准教授 (00432948)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	担子菌 / シトクロムP450 / セスキテルペン
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、天然物合成に使えそうな酵素を担子菌類 (キノコ) から掻き集め、自由自在に組合わせて、魅力ある天然物「セスキテルペノイド」の化合物ライブラリを構築する。具体的には、① セスキテルペン骨格合成酵素とシトクロムP450モノオキシゲナーゼ(P450酵素)を様々な担子菌から獲得し、②「キノコと茸」に由来する合成酵素とP450酵素を「網羅的・非合目的・非生物学的」に組合わせて様々なセスキテルペノイドを創り出し、③「多様・稀少・疑似天然」を特徴とする新奇な化合物ライブラリを完成させる。本年度は、種々の担子菌から単離したセスキテルペン合成酵素およびシトクロムP450モノオキシゲナーゼを共発現する形質転換酵母を作出し、両酵素の作用によって合成される代謝物をGCMS分析に供して網羅的にスクリーニングを実施した。一連の研究において、3000種類を超える形質転換酵母を作出してスクリーニングを実施した結果、少なくとも10種類のセスキテルペンアルコールを合成することが可能となった。このうち、6種類については 5mg/L のレベルで高生産させることを可能にしている。また、一部の代謝物の構造を決定することにも成功しており、当該化合物が天然から単離されたことのない新規化合物であることが明らかとなった。さらに、類似化合物においてはユニークな生物活性が示されるものも多く存在することから、本研究において合成された各種セスキテルペノイドの有用性についても期待が持たれる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は、「セスキテルペン合成酵素」および「シトクロムP450モノオキシゲナーゼ」の作用によって合成される、新規・希少・疑似天然セスキテルペノイドのスクリーニングを実施した。両酵素を組み合わせた5000種の形質転換酵母を作出してスクリーニングを実施する当初計画の60%を本年度中に達成しており、最終年度までに当初計画を完遂できる見込みである。また、ユニークなセスキテルペンアルコールの合成を可能とする酵素の組み合わせも見出されており、当初計画の通り、得られるセスキテルペノイドの化合物ライブラリを構築して生物活性探索を実施する準備が整った。
Strategy for Future Research Activity	当初計画通り順調に進行している。今年度までに、セスキテルペン合成酵素とシトクロムP450モノオキシゲナーゼを作用させて様々な「新規・希少・疑似天然化合物」を創り出すことに成功している。最終年度においては、2000種類の形質転換酵母を用いたスクリーニングを実施して当初計画を完遂させる。また、獲得に成功した新規化合物の構造を決定するとともに、これらの生物活性探索を実施する。具体的には、(i)グラム陰性菌およびグラム陽性菌に対する抗菌活性、(ii)各種ガン細胞を用いた抗腫瘍活性を対象として活性の評価を実施する。