合成生物学的手法を基盤とする活性天然物の構造展開研究

モデル糸状菌である麹菌を宿主として、糸状菌と植物など異なる種の生合成経路を融合することで、多様な非天然型天然物の創製を目的として、麹菌での植物天然物の生合成経路の確立を目指した。バッタから分離したDisocosia属糸状菌のゲノム上に非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメイン (Aドメイン) とペプチドキャリアタンパクドメイン (PCPドメイン) を有するユニークなポリケタイド合成酵素遺伝子diapAを見出し、機能解析を実施した。その結果、diapAは世界で初めてとなるIII型ポリケタイド合成酵素以外となるカルコン合成酵素であることを明らかにした。また、糸状菌では初となるカルコン合成酵素の発見に成功した。カルコンは植物のフラボノイドの共通前駆体であり、植物ではカルコン異性化酵素により2S-ナリンゲニンになったのちに多様なフラボノイド経路へと分岐する。そこで、本発見に基づいて、糸状菌内で、フラボノイド類の生合成プラットフォームを構築することとした。麹菌にdiapAを発現した形質転換株では、カルコンの生産が微量であり、開始基質であるp-ヒドロキシ安息香酸を添加すると生産量が増大した。麹菌内では、p-クマル酸からp-ヒドロキシ安息香酸への代謝経路が知られているものの、チロシンからp-クマル酸へ変換するチロシンアンモニアリアーゼ (TAL)が存在していない。そこで、酵母由来のTALを麹菌に導入し、開始基質をin vivoで供給する経路を構築することとした。すなわち、カルコン合成酵素遺伝子diapA、酵母由来TAL遺伝子および植物由来カルコン異性化酵素遺伝子を麹菌で今日発現した。その結果、植物フラボノイドの共通前駆体である2S-ナリンゲニンを選択的に生合成することに成功した。本成果は、植物および糸状菌経路を融合したフラボノイド創製のプラットフォームとなり得る。

モデル糸状菌である麹菌を宿主として、糸状菌と植物など異なる種の生合成経路を融合することで、多様な非天然型天然物の創製を目的として、麹菌での植物天然物の生合成経路の確立を目指した。バッタから分離したDisocosia属糸状菌のゲノム上に非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメイン (Aドメイン) とペプチドキャリアタンパクドメイン (PCPドメイン) を有するユニークなポリケタイド合成酵素遺伝子diapAを見出し、機能解析を実施した。その結果、diapAは世界で初めてとなるIII型ポリケタイド合成酵素以外となるカルコン合成酵素であることを明らかにした。また、糸状菌では初となるカルコン合成酵素の発見に成功した。カルコンは植物のフラボノイドの共通前駆体であり、植物ではカルコン異性化酵素により2S-ナリンゲニンになったのちに多様なフラボノイド経路へと分岐する。そこで、本発見に基づいて、糸状菌内で、フラボノイド類の生合成プラットフォームを構築することとした。麹菌にdiapAを発現した形質転換株では、カルコンの生産が微量であり、開始基質であるp-ヒドロキシ安息香酸を添加すると生産量が増大した。麹菌内では、p-クマル酸からp-ヒドロキシ安息香酸への代謝経路が知られているものの、チロシンからp-クマル酸へ変換するチロシンアンモニアリアーゼ (TAL)が存在していない。そこで、酵母由来のTALを麹菌に導入し、開始基質をin vivoで供給する経路を構築することとした。すなわち、カルコン合成酵素遺伝子diapA、酵母由来TAL遺伝子および植物由来カルコン異性化酵素遺伝子を麹菌で今日発現した。その結果、植物フラボノイドの共通前駆体である2S-ナリンゲニンを選択的に生合成することに成功した。本成果は、植物および糸状菌経路を融合したフラボノイド創製のプラットフォームとなり得る。