ゲノム研究基軸放線菌における抗生物質生合成遺伝子機能の網羅的解析

放线菌抗生素生物合成基因功能综合分析是基因组研究的重点

• 批准号: 14014210
• 负责人: 市瀬 浩志
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14014210/
• 关键词: ゲノムシークエンス; 抗生物質; 生合成遺伝子; 放線菌

(研究目標)ゲノム研究基軸放線菌Streptomyces coelicolor A3(2)の生産する抗生物質に注目し,その生合成を司る構造遺伝子群の機能・制御を解析し,二次代謝制御を通じた遺伝子ネットワーク解明に資する。(今年度の研究成果)抗生物質の構造多様性の源となる立体化学制御を司るケト還元酵素遺伝子の機能同定に成功している。その基質認識機構を探るべく、還元酵素の3次元構造をホモロジーモデリング法により予測し、有意なモデルを得ることができた。その結果、酵素活性発現に必須と予想されるアミノ酸残基が見出されたので、反応機構の詳細を探るべく化学的に不安定な基質に代わるアナログ基質類を合成し、これらを用いて各酵素の大腸菌での発現・精製・性状等の生化学的解析を進め、組換えタンパクによる還元活性の検出に成功した。活性を与える基質について種々検討したところ、酵素結合型アナログに比較して、酵素非結合型アナログ(フリーアシッド型)が基質として遥かに優れていることが判明した。このことは、タイプII型ポリケタイド合成酵素が関与する生合成酵素間の基質チャネリングを解明する上で重要な知見であると考えられる。また、モデリングの結果から示唆された活性発現に必須と予想される残基(ヒスチジン、グルタミン酸)に関して点変異導入を行ったところ、組換えタンパクによる還元活性が消失または大幅に低下することを見出し、モデリングの結果が妥当であることが示された。また、比較ゲノム研究の一環として同種の立体化学制御に関与すると推定される遺伝子を異種放線菌よりクローニングすることにも成功した。

(Research goal) Konno studies the actinomycete Streptomyces coelicolor A3(2) is the production of antibiotics, the analysis of the function and control of the structure and control of antibiotics, and the analysis of secondary metabolism control. (Research results of this year) The structural diversity of antibiotics was determined by the stereochemical control of the enzyme and the functional homogeneity of the enzyme.そのMatrix recognition mechanism を探るべく, reducing enzyme 3-dimensional structure をホモロジーモデリング法により Predictionし、IntentionalなモデルをGetることができた. It is necessary for the results and enzyme activity to appearで、Details of reaction mechanism をExploration るべくChemical にUnstable なsubstrate に generation わるアナログThe synthesis, purification and properties of various coliform bacteria using various enzymes are as follows: The analysis of biochemistry was carried out successfully, and the group replacement was carried out successfully. Comparison of active を and える matrix についてkind 々検したところ, enzyme-bound アナログにして, enzyme Non-conjugated アナログ (フリーアシッド type) が matrix として Remote かに优 れ て い る こ と が clarified した.このことは, タイプ type II ポリケタイド synthetic enzyme が关 and する生 synthase Between the matrix チャネリングを解明する上でimportantな知见であると考えられる.また、モデリングのRESULTS からshows instigation されたACTIVITY 発appears に must と yu think される residue (ヒスチジン, グルタミン acid) に关してpoint difference import を行ったところ、Group replacement えタンパクによるRestore activity がDisappeared またはSignificantly reduced することを见出し、モデリングのRESULTS が正であることがshowされた.また、Comparative ゲノム research の一cyclic として homogeneous stereochemical control にSeki and すると push The success of される弝子を heterogeneous actinomycetes よりクローニングすることにも is successful.

项目成果

田口貴章, 小澤誠, M.R.Kimberley, K.I.Booker-Milburn, G.R.Stephenson, 海老塚豊, 市瀬浩志: "ベンゾイソクロマンキノン系抗生物質生合成における立体特異的還元酵素の機能研究"第44回天然有機化合物討論会講演要旨集. 44. 235-240 (2002)

Takaaki Taguchi、Makoto Ozawa、M.R.Kimberley、K.I.Booker-Milburn、G.R.Stephenson、Yutaka Ebitsuka、Hiroshi Ichise：“苯并异色满醌抗生素生物合成中立体特异性还原酶的功能研究”第 44 届天然有机化合物讨论会议讲座摘要集 44. 235。 -240 (2002)