アミノサイクリトール抗生物質生合成遺伝子の機能解明と生物的類緑体合成への応用

氨基环醇抗生素生物合成基因的功能阐明及其在生物质体合成中的应用

• 批准号: 13760084
• 负责人: 為我井 秀行
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13760084/
• 关键词: アミノサイクリトール; 生合成遺伝子; 放線菌; 進化; 2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素; 2-デオキシ-scyllo-イノソースアミノ基転移酵素

Bacillus circulansにおけるプチロシン生合成遺伝子クラスターに存在するbtrS遺伝子を大腸菌で発現させ、その活性を調べることによって、本遺伝子がL-グルタミン:2-デオキシ-scyllo-イノソースアミノ基転移酵素遺伝子をコードしていることが明らかとなった。さらにこの遺伝子組み替え大腸菌で発現させたBtrSを電気永動的均一にまで精製し、その酵素的、分子的性質の解明を行った。BtrSは、Streptomyces griseusのL-グルタミン:scyllo-イノソースアミノ基転移酵素StsCと相同性を示す。StsCはストレプトマイシン生合成に関与する酵素であり、このタイプの酵素がアミノサイクリトール生合成系に普遍的に存在する可能性を示すものである。そこでBtrSとStsCの配列をもとにオリゴヌクレオチドを設計し、degenerate PCRによってネオマイシン生産菌S. fradiae、カナマイシン生産菌S. kanamyceticus、リボスタマイシン生産菌S. ribosidificusにおけるbtrS相同遺伝子の探索を行った。その結果、いずれの菌からもbtrSおよびstsCと高い相同性を有する配列を持ったDNA断片を得ることができた。興味深いことにこれらの配列は2-デオキシストレプタミン含有アミノサイクリトール生合成に関与するbtrSよりもイノシトール由来のアグリコンを持つストレプトマイシン生合成に関与するstsCと遥かに高い類縁性を示した。つまりbtrS類縁遺伝子の分類は、生産される化合物の分類ではなく微生物の系統的分類にしたがう。このことはアミノサイクリトール生合成遺伝子が比較的古くから存在する遺伝子であり、進化が垂直、水平の両方向で起こっていることを示唆するものである。

Bacillus Circulans に お け る プ チ ロ シ ン biosynthesis posthumous son 伝 ク ラ ス タ ー に exist す る btrS posthumous son 伝 を coliform で 発 now さ せ, そ の activity を adjustment べ る こ と に よ っ て, this but 伝 が L - グ ル タ ミ ン : 2 - デ オ キ シ scyllo - イ ノ ソ ー ス ア ミ ノ base planning shift enzyme heritage 伝 son を コ ー ド し て い る こ と が Ming ら となった となった. さ ら に こ の heritage 伝 subgroups み for え coliform で 発 now さ せ た BtrS を electric 気 perpetual of homogenous に ま で refined し, そ の enzyme, molecular の interpret the properties of line を っ た. BtrS は, Streptomyces griseus の L - グ ル タ ミ ン : scyllo - イ ノ ソ ー ス ア ミ ノ base planning shift enzyme StsC と identity を す. StsC は ス ト レ プ ト マ イ シ ン biosynthesis に masato and す る enzyme で あ り, こ の タ イ プ の enzyme が ア ミ ノ サ イ ク リ ト ー ル raw GeChengXi に exist common に す を る possibility in す も の で あ る. そ こ で BtrS と StsC の match column を も と に オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド を design し, degenerate PCR に よ っ て ネ オ マ イ シ ン producing bacterium s. fradiae, カ ナ マ イ シ ン producing bacterium s. kanamyceticus, リ ボ ス タ マ イ シ ン bacteria S production. ribosidificusにおけるbtrS 伝 sub-species explore を line った. そ の results, い ず れ の bacteria か ら も btrS お よ び stsC と high い phase gay を す る match column を hold っ た DNA fragment を must る こ と が で き た. Fun deep い こ と に こ れ ら の は with column 2 - デ オ キ シ ス ト レ プ タ ミ ン contains ア ミ ノ サ イ ク リ ト ー ル biosynthesis に masato and す る btrS よ り も イ ノ シ ト ー ル origin の ア グ リ コ ン を hold つ ス ト レ プ ト マ イ シ ン biosynthesis に masato and す る stsC と remote か に high い class try を shown し た. Youdaoplaceholder0 ま たがう classification of the 伝 offspring of btrS, classification of the される compound production <e:1>, で なく なく classification of microbial <s:1> systems に たがう たがう. こ の こ と は ア ミ ノ サ イ ク リ ト ー ル biosynthesis heritage 伝 が comparing the ancient く か ら exist す る posthumous son 伝 で あ り vertical, horizontal, evolution が の struck direction で up こ っ て い る こ と を in stopping す る も の で あ る.

项目成果

Tamegai, H., Nango, E., Kuwahara, M., Yamamoto, H., Ota, Y., Kuriki, H., Eguchi, T., Kakinuma, K.: "Identification of L-glutamine : 2-deoxy-scyllo-inosose aminotransferase required for the biosynthesis of butirosin in Bacillus circulans"J.Antibiotics. 55(

Tamegai，H.，Nango，E.，Kuwahara，M.，Yamamoto，H.，Ota，Y.，Kuriki，H.，Eguchi，T.，Kakinuma，K.：“L-谷氨酰胺的鉴定：2-脱氧

Tamegai, H., Nango, E., Koike-Takeshita, A., Kubo, F., Kakinuma, K.: "Significance of the 20-kDa subunit of heterodimeric 2-deoxy-scyllo-inosose synthase for the biosynthesis of butirosin antibiotics in Bacillus circulans"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 66(7)

Tamegai，H.，Nango，E.，Koike-Takeshita，A.，Kubo，F.，Kakinuma，K.：“异二聚体 2-脱氧青蟹肌糖合酶的 20-kDa 亚基对布替罗辛生物合成的意义

Tamegai, H., Eguchi, T., Kakinuma, K.: "First identification of Streptomyces genes involved in the biosynthesis of 2-deoxystreptamine-containing aminoglycoside antibiotics -Genetic and Evolutionary analysis of L-glutamine : 2-deoxy-scyllo-inosose aminotra

Tamegai, H.、Eguchi, T.、Kakinuma, K.：“首次鉴定参与含 2-脱氧链霉胺的氨基糖苷类抗生素生物合成的链霉菌基因 - L-谷氨酰胺的遗传和进化分析：2-脱氧青蟹肌糖