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

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本研究はゲノム研究基軸放線菌Streptomyces coelicolor A3(2)の生産する抗生物質アクチノロジン(ACT)並びにこれと類縁の他のベンゾイソクロマンキノン(BIQ)系抗生物質に注目し,その生合成遺伝子のうち生合成後期過程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さらには生命現象の網羅的理解に資することを目的にしている。本研究で掲げた4つの観点(遺伝子破壊と表現型;再構築遺伝子群の同時発現;構造遺伝子の個々の過剰発現と合成基質を用いた酵素化学的検討;比較ゲノム解析)からの検討のうち,本年度はBIQ系抗生物質生合成における立体化学制御の解明について以下のような顕著な研究成果をあげることができた.既にACT生合成に関与する立体化学制御遺伝子としてactVI-ORF1遺伝子の機能証明に組換え遺伝子発現系を用いて成功しているが,ACTとは逆の立体配置を有するBIQ系抗生物質グラナティシン(GRA)に注目し,S.coelicolor actVI-ORF1変異株の相補性を指標にGRA生産菌から立体化学制御遺伝子を探索し,gra-ORF6を見出すことに成功した.actVI-ORF1とgra-ORF6は互いに有為な相同性のないケト還元酵素遺伝子であり,それぞれBIQ生合成中間体DNPAの段階で(S)-体と(R)-体に立体化学が決定されることも遺伝子発現とDNPAの両エナンチオマーを分離精製し円二色性スペクトルを解析することにより解明した.この結果は,抗生物質のみならず二次代謝系一般ではユニークな立体化学制御の発見であると考えている。