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

基于合成生物学方法的活性天然产物结构开发研究

• 批准号: 22H02775
• 负责人: 浅井 禎吾
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tohoku 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-22H02775/
• 关键词: 天然物; 薬理活性天然物; 生合成; 合成生物学; 糸状菌; ゲノムマイニング; 構造展開

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 si form bacteria で あ る 麹 bacterium を host と し て, si bacteria と plant な ど different な る kind の biosynthesis 経 road を fusion す る こ と で, many others な non natural natural objects の を purpose と し て, 麹 bacteria で の plant natural things の biosynthesis 経 road の establish を refers し た. バ ッ タ か ら separation し た Disocosia belongs to the si form bacteria の ゲ ノ ム に on non リ ボ ソ ー ム type ペ プ チ ド synthetic enzyme の ア デ ニ ル change 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) Youdaoplaceholder0 contains するユニ なポリケタ なポリケタ なポリケタ なポリケタ ド ド synthetic enzyme progeny 伝 diapAを is found to be <s:1>, its function is analyzed by を and it is applied by た. そ の results, diapA は め the early で て と な る III ポ リ ケ タ イ ド synthetic enzyme outside と な る カ ル コ ン synthetic enzyme で あ る こ と を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0, the initial となるカ となるカ コ コ <s:1> synthesis of enzymes by the filamentous bacteria た was discovered に and successfully た. カ ル コ ン は plant の フ ラ ボ ノ イ ド の 駆 body before common で あ り, plant で は カ ル コ ン heterosexual phenoloxidase に よ り 2 s - ナ リ ン ゲ ニ ン に な っ た の ち に many others な フ ラ ボ ノ イ ド 経 road へ と branching す る. そ こ で, see this 発 に づ い て, si bacteria で, フ ラ ボ ノ イ ド class の biosynthesis プ ラ ッ ト フ ォ ー ム を build す る こ と と し た. 麹 bacteria に diapA を 発 now し た form quality planning in plant で は, カ ル コ ン の production が trace で あ り, start matrix で あ る p - ヒ ド ロ キ シ benzoic acid を add す る と production が raised large し た. 麹 bacteria within で は, p - ク マ ル acid か ら p - ヒ ド ロ キ シ benzoic acid へ metabolic 経 の way が know ら れ て い る も の の, チ ロ シ ン か ら p - ク マ ル acid へ variations in す る チ ロ シ ン ア ン モ ニ ア リ ア ー ゼ (TAL) が し て い な い. そ こ で, yeast origin の TAL を 麹 bacteria に import し, start を matrix in vivo supply で す る を 経 road building す る こ と と し た. す な わ ち, カ ル コ ン synthetic enzyme heritage 伝 diapA, yeast origin TAL heritage 伝 son お よ び plant origin カ ル コ ン heritage subjects enzyme 伝 son を 麹 bacteria で 発 now し today た. そ の results, plant フ ラ ボ ノ イ ド の 駆 body before common で あ る 2 s - ナ リ ン ゲ ニ ン を sentaku に of biosynthesis す る こ と に successful し た. This achievement, る, was created by fusing the を and および filamentous bacteria of the plant pathway を with the <s:1> たフラボノ ド ド ムとな ムとな ムとな る る る.

项目成果

Biosynthetic study of an HMG-CoA synthase inhibitor hymeglusin using heterologous expression system

利用异源表达系统进行 HMG-CoA 合酶抑制剂 Hymeglusin 的生物合成研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 廣川瑞樹;森下陽平;塚田健人;菅原章公;尾﨑太郎;浅井禎吾
• 通讯作者: 浅井禎吾

Chaetophenol類の生合成研究

毛壳酚类生物合成研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 松井洸人;塚田健人;青木優;菅原章公;尾﨑太郎;浅井禎吾
• 通讯作者: 浅井禎吾

合成生物学を基盤とする天然物の構造展開研究

基于合成生物学的天然产物结构开发研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Inagaki Sou;Suzuki Yoshiaki;Kawasaki Keisuke;Kondo Rubii;Imaizumi Yuji;Yamamura Hisao;浅井禎吾;浅井禎吾
• 通讯作者: 浅井禎吾

ε-ラクタム構造を有するpestalactam類の生合成研究

ε-内酰胺结构的Pestalactams生物合成研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 石 悦;菅原 章公;尾﨑 太郎;浅井 禎吾
• 通讯作者: 浅井 禎吾

糸状菌遺伝子資源を活用する天然物探索研究

利用丝状真菌遗传资源的天然产物发现研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Inagaki Sou;Suzuki Yoshiaki;Kawasaki Keisuke;Kondo Rubii;Imaizumi Yuji;Yamamura Hisao;浅井禎吾
• 通讯作者: 浅井禎吾