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: 12206030
• 负责人: 市瀬 浩志
• 金额: --
• 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 (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12206030/
• 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; 立体化学制御

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。

This study is aimed at studying the production of antibiotic substance ACT (ACT) and other related substances BIQ (BIQ) by Streptomyces coelicolor A3(2), and analyzing the function and control of the structural genetic groups involved in the late biosynthetic process. Secondary metabolic control is the key to understanding life phenomena. This study reveals four key points (phenotype of genetic mutations; simultaneous development of reconstructed genetic mutations; development of structural mutations; enzyme chemistry for synthetic substrates; comparative analysis). This year, the following research results have been obtained for the stereochemical elucidation of BIQ antibiotic biosynthesis. In addition to the successful application of ACT biosynthesis related to stereochemical preparation of genes and functional demonstration of actVI-ORF1 gene, the study of ACT biosynthesis related to stereochemical preparation of genes and functional demonstration of biological synthesis related genes and functional demonstration of functional demonstration Gra-ORF6 was successfully identified.actVI-ORF1 and gra-ORF6 were found to have the same identity as the enzyme sequence, and the (S)-isomer (R)-isomer stereochemistry of DNPA, an intermediate of BIQ biosynthesis, was determined. As a result, the secondary metabolic system of antibiotic substances is generally reversed.

项目成果

市瀬浩志: "ゲノムサイエンスを支えるpH指示薬"生物工学誌. 79・1. 16 (2001)

Hiroshi Ichise：“支持基因组科学的pH指示剂”生物技术杂志79・1.16（2001）。

Ichinose,K.,Hopwood,D.A.,Floss,H.G.,Ebizuka,Y.: "A Genetic Approach to Understand Mechanisms and Regulation of the Biosynthesis of Benzoisochromanequinone Antibiotics"天然有機化合物討論会講演要旨集Tennen Yuki Kagobutsu Koen Yoshishu. 42. 253-258 (2000)

Ichinose, K.、Hopwood, D.A.、Floss, H.G.、Ebizuka, Y.：“了解苯并异色满醌抗生素生物合成机制和调节的遗传方法”天然有机化合物研讨会摘要 Tennen Yuki Kagobutsu Koen Yoshishu。 42. 253-258 (2000)

Ichinose,K.,Taguchi,T.,Bedford,D.J.,Ebizuka,Y.,Hopwood,D.A.: "Functional Complementation of Pyan Ring Formation in Streptomyces coelicolor A3(2) by Ketoreducatse Genes for Granaticin Biosynthesis."Journal of Bacteriology. 183・10(印刷中). (2001)

Ichinose, K.、Taguchi, T.、Bedford, D.J.、Ebizuka, Y.、Hopwood, D.A.：“通过 Ketoreducatse 基因实现天蓝色链霉菌 A3(2) 中 Pyan 环形成的功能互补，用于细菌学杂志 183”。・10（印刷中）（2001）。