オカダ酸の生合成研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24651239
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿部 郁朗 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (40305496)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 淡川 孝義 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (80609834)
• Keywords: オカダ酸 / 生合成 / 遺伝子

Research Abstract

本研究は、渦鞭毛藻Prorocentenum hoffmanianumより、オカダ酸生合成遺伝子の取得をめざした。オカダ酸生合成において、β-alkylationによりポリケタイドのメチル基が導入されることから、AT-less PKSによって生合成されること、また、AT-less PKSは細菌にのみ存在することから、渦鞭毛藻の細胞内共生細菌がその生合成に関わることが予想された。そこで渦鞭毛藻と細菌の共生系から、共生細菌の遺伝子を標的として、PKS生合成酵素遺伝子の取得をめざした。
まず、AT-less PKSのKSの保存アミノ酸を元に設計された縮重プライマーを用い、P. hoffmanianumより単離したDNAを鋳型として、PCRによるKS配列の増幅を試みた。その結果、三種のKS配列を取得した。そのうちのPhoffKS1についてはRT-PCRでの増幅がみられたことから、転写されていることが確認され、標的遺伝子配列である可能性が高いと考えられた。
次に、オカダ酸合成に関わるPKSを渦鞭毛藻の抽出タンパク質より探索するために、ノースウェスタン大学のNeil Kelleher教授と共同研究を行い、高分解能LC-MSによるプロテオーム解析を行った。PKSはホスホパンテテイン基を介して反応中間体と結合しており、結合部のペプチドをLC-MSでイオン化する際には、ホスホパンテテイン基に対応する娘イオンが検出されることが知られている。そこでオカダ酸生産渦鞭毛藻P. hoffmanianumおよび非生産渦鞭毛藻P. micansより調製したタンパク質抽出液をSDS-PAGEにて分離後、トリプシン消化してペプチド化した。高分解能LC-MSであるLTQ-orbitrap MSを用いてペプチドを分離し、MS分析した。その結果、ホスホパンテテインと結合するセリンを含み、他のPKS配列と相同性をもつ、SNITAPSSIのアミノ酸配列を持つペプチドをオカダ酸合成PKSペプチドとして見出すことに成功した。遺伝子クラスター取得のための最初の一歩を踏み出すことに成功した。

Research Products

• [Journal Article] An environmental bacterial taxon with a large and distinct metabolic repertoire (2014)
  • Author(s): Wilson, M. C., Mori, T., Rückert, C., Uria, A. R., Helf, M. J., Takada, K., Gernert, C., Steffens, U. a E., Heycke, N., Schmitt, S., Rinke, C., Helfrich, E. J. N., Brachmann, A. O., Gurgui, C., Wakimoto, T., Kracht, M., Crüsemann, M., Hentschel, U., Abe, I., Matsunaga, S., Kalinowski, J., Takeyama, H., Piel, J.
  • Journal Title: Nature Volume: Vol. 506 Pages: 58-62
  • DOI: 10.1038/nature12959
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 生合成工学による創薬 (2014)
  • Author(s): 阿部郁朗
  • Journal Title: ファルマシア Volume: Vol. 50 Pages: 509-511
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiplexing of combinatorial chemistry in antimycin biosynthesis expands the molecular diversity and utility (2013)
  • Author(s): Yan, Y., Chen, J., Zhang, L., Zheng, Q., Han, Y., Zhang, H., Zhang, D., Awakawa, T., Abe, I., Liu, W.
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Engl Volume: Vol. 52 Pages: 12308-12312
  • DOI: 10.1002/anie.201305569
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Engineered biosynthesis of medicinal natural products (2013)
  • Author(s): Abe, I.
  • Organizer: International Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013
  • Place of Presentation: Jakarta, Indonesia
  • Year and Date: 20131029-30
  • Invited
• [Presentation] Expanding the catalytic repertoires of biosynthetic enzymes (2013)
  • Author(s): Abe, I.
  • Organizer: Enzyme Engineering XXII: Emerging topics in Enzyme Engineering
  • Place of Presentation: 富山県富山市
  • Year and Date: 20130922-20130926
  • Invited
• [Presentation] A bacterial symbiont of Japanese marine sponge Discodermia calyx, produces biologically active metabolites (2013)
  • Author(s): Wamkimoto, T., Abe, I.
  • Organizer: XIV International Symposium on Marine Natural Products and 8th European Conference on Marine Natural Products
  • Place of Presentation: La Toja, Galicia, Spain
  • Year and Date: 20130915-20130920
• [Book] Natural Products: Discourse, Diversity and Design（分担執筆） (2014)
  • Author(s): Abe, I.
  • Total Pages: 300
  • Publisher: Wiley
• [Remarks] 東京大学大学院薬学系研究科天然物化学教室
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~tennen/head.htm