テルペノイド－ポリケチド融合化合物生合成酵素の機能と構造に関する研究

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Streptomyces属放線菌から4つの新規なテルペノイド-ポリケタイド融合化合物を精製して、それぞれの構造を決定することに成功した。きわめて興味深いことに、これらの化合物の中には、炭素原子のみならずポリケタイド骨格に付加した水酸基の酸素原子にゲラニル基が付加した化合物に加えて、ポリケタイド骨格(テトラヒドロキシナフタレン)の8位にアミノ基が付加した構造にゲラニル基が付加した化合物も含まれていた。この結果から、本放線菌の有するプレニルトランスフェラーゼがきわめて広い基質特異性を示すことが示唆された。次に、これらテルペノイドーポリケタイド融合化合物の生合成遺伝子を同定するため、本菌株のコスミドライブラリーを構築した。次に、本融合化合物のテルペノイド部分はメバロン酸経路で生合成されると推定し、メバロン酸経路の律速酵素である3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase(hmgr)の配列をプローブとしてコスミドライブラリーをスクリーニングし、目的の遺伝子クラスターを含むコスミド(cos23)を取得することに成功した。cos23を導入したStreptomyces albus G153による異種生産が確認できたため、次にcos23のシークエンス解析およびアノテーションを行った。その結果、42,869 bpの挿入断片中に29個のORFを見出した。この遺伝子クラスター中には、ポリケタイド骨格の生合成を担う酵素遺伝子がコードされていることに加えて、ゲラニル基をポリケタイド骨格に付加するプレニルトランスフェラーゼや、ポリケタイド骨格にメチル基を付加するメチル化酵素も含まれていることが判明した。次に、プレニルトランスフェラーゼ(orf12)をコードする遺伝子を破壊したところ、確かに上記4つの化合物が生産されなくなったことから、orf12が4つのテルペノイドーポリケタイド融合化合物の生合成の鍵酵素であることが判明した。