Elucidation of molecular basis of Streptomyces signaling-molecule-dependent regulatory pathway and activation of silent secondary metabolite biosynthetic genes

阐明链霉菌信号分子依赖性调控途径的分子基础和沉默次级代谢产物生物合成基因的激活

• 批准号: 22H02274
• 负责人: 荒川 賢治
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02274/
• 关键词: シグナル分子; 二次代謝生合成; ゲノムマイニング; 放線菌; 制御カスケード; 二次代謝産物; 生合成; 制御遺伝子

本研究課題は、放線菌シグナル分子の誘導因子としての分子基盤の解明および汎用的二次代謝覚醒手法の開発を行う。まず、ブテノライド型シグナル分子生合成について、遺伝子破壊や標識化合物などを用いて明らかにする。次いで、SRB 受容体ホモログの相同性解析や遺伝子破壊を行い、ブテノライド型分子の認識残基などの構造情報や二次代謝誘導との相関性を解明する。そして高い相同性を有する放線菌ライブラリーから優先的に「シグナル分子 SRB の添加による休眠二次代謝覚醒」に取り組み、新規ゲノムマイニング手法の確立を目指す。2022年度は以下の課題を中心に展開した。「シグナル分子制御系の分子基盤の解明（受容体の共通性・相違性）」制御遺伝子群の多重遺伝子変異および強制発現による代謝プロファイルの変化を解析したところ、アクティベーターsrrYとリプレッサーsrrCの二重変異株で著量のγ-ブチロラクトン化合物の蓄積を見いだした。さらに、染色体上にコードされたSARP型アクティベーターを強制発現したところ、アゾキシアルケン化合物KA57-Aの蓄積を見いだした。「SRB型シグナル分子による休眠二次代謝遺伝子の発現誘導」放線菌にはシグナル分子合成酵素よりも過剰に受容体ホモログが存在しており、他のシグナル分子を認識する可能性が示唆された。本課題では、二次代謝誘導における SRB の汎用性を見いだすべく、各種単離株に対してSRB を添加し、非添加サンプルとの比較代謝プロファイル解析を行った。薄層クロマトグラフィー(TLC)および高速液体クロマトグラフィー (HPLC)で比較解析したところ、105株中27株において代謝変動を確認出来た。SRBにより誘導生産された二次代謝産物は、通常非生産である可能性が高いため、その構造・活性新規性が大いに期待できる。

This research topic は, actinomycetes シ グ ナ ル molecules の inducing factors と し て の molecular base plate の interpret お よ び domestic secondary metabolic 覚 wake gimmick の open 発 う を line. Type ま ず, ブ テ ノ ラ イ ド シ グ ナ ル molecular biosynthesis に つ い て, but 伝 broken 壊 や identify compounds な ど を with い て Ming ら か に す る. Time い で, SRB let body ホ モ ロ グ の identity resolution や heritage 伝 son broken 壊 を い, ブ テ ノ ラ イ ド molecule の know residues な ど の structure intelligence や secondary metabolism induced と の phase masato sex を interpret す る. そ し て high い phase gay を す る actinomycetes ラ イ ブ ラ リ ー か ら priority に "シ グ ナ ル molecular SRB の add に よ る dormancy secondary metabolic 覚 wake" に み り group, the new rules ゲ ノ ム マ イ ニ ン グ gimmick の establish を refers す. In 2022, the following を projects will be carried out by the を center に for <s:1> た. "シ グ ナ ル suppression is の molecules base plate の interpret (let body の convergence, sex) deemed" suppression heritage 伝 subgroup の multiple legacy 伝 sub - different お よ び forced 発 now に よ る metabolic プ ロ フ ァ イ ル の variations change を parsing し た と こ ろ, ア ク テ ィ ベ ー タ ー srrY と リ プ レ ッ サ ー srrC の double - amount of different plant で the の gamma ブ チ ロ ラ ク ト ン combined The <s:1> accumulation of matter を see を だ た た た. さ ら に, chromosome に コ ー ド さ れ た SARP type ア ク テ ィ ベ ー タ ー を forced 発 now し た と こ ろ, ア ゾ キ シ ア ル ケ ン compound KA57 -a の accumulation を see い だ し た. "SRB シ グ ナ ル molecular に よ る dormancy traces of secondary metabolism 伝 son の 発 now induced" actinomycetes に は シ グ ナ ル molecular synthetic enzyme よ り も before turning に by let body ホ モ ロ グ が exist し て お り, he の シ グ ナ ル molecular を know す が る possibility in stopping さ れ た. This topic で は, secondary metabolism induced に お け る SRB の domestic sex を see い だ す べ く, various 単 strains に し seaborne て SRB を add し, add サ ン プ ル と の is metabolic プ ロ フ ァ イ ル parsing line を っ た. Thin layer ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー お (TLC) with よ び high-speed liquid ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー (HPLC) で comparative analytic し た と こ ろ, 27 strains in 105 strains に お い て metabolism - move を identified た. SRB に よ り induced production さ れ た は secondary metabolites, usually non-production で あ likely が る い た め, そ の が, tectonic activity, the new rules sex い に expect で き る.

项目成果

Chemoenzymatic synthesis and computational investigation of lankacidin derivatives for the improvement of antitumor activity

兰卡西丁衍生物的化学酶合成和计算研究，用于提高抗肿瘤活性

• 发表时间: 2023
• 作者: Rukman Muslimin;Natsumi Nishiura;Aiko Teshima;Hiroyuki Morita;Ahmed T. Ayoub;Kenji Arakawa
• 通讯作者: Kenji Arakawa

Streptomyces rochei 7434AN4株の制御遺伝子変異株に見いだされたガンマブチロラクトン化合物の解析

罗氏链霉菌 7434AN4 菌株调控基因突变体中发现的 γ-丁内酯化合物分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 見崎 裕也;高橋 譲;原 圭佑;立野 智資;荒川 賢治
• 通讯作者: 荒川 賢治

Isolation, Biosynthetic Investigation, and Biological Evaluation of Maniwamycin G, an Azoxyalkene Compound from Streptomyces sp. TOHO-M025

马尼瓦霉素 G（一种来自链霉菌属的氧化烯化合物）的分离、生物合成研究和生物学评价。

• DOI: 10.1021/acs.jnatprod.2c00131
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Natural Products
• 影响因子: 5.1
• 作者: Tatsukawa Ayaka;Tanaka Yu;Nagano Haruka;Fukumoto Atsushi;Anzai Yojiro;Arakawa Kenji
• 通讯作者: Arakawa Kenji

Functional analysis of P450 monooxygenase SrrO in the biosynthesis of Streptomyces rochei butenolides, SRBs, and their inducing activity for secondary metabolites production

P450 单加氧酶 SrrO 在罗氏链霉菌丁烯内酯、SRB 生物合成中的功能分析及其次级代谢产物产生的诱导活性

• 发表时间: 2023
• 作者: Asahi Hirata;Aiko Teshima;Nozomi Hadae;Naoto Tsuda;Kenji Arakawa
• 通讯作者: Kenji Arakawa

ブテノライド型シグナル分子を用いた二次代謝産物のゲノムマイニングへのアプローチ

使用丁烯酸内酯型信号分子对次生代谢物进行基因组挖掘的方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 平田 朝陽;手島 愛子;江口 雄聡;住吉 美保;荒川 賢治
• 通讯作者: 荒川 賢治