イオンチャネル型グルタミン酸受容体の機能解析に資するカイトセファリンの生合成研究

风筝脑磷脂的生物合成研究有助于离子型谷氨酸受体的功能分析

基本信息

批准号：
22KJ0725
负责人：
前野優香理
金额：
$ 3.33万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0725/
关键词：
真菌生合成

项目摘要

カイトセファリン(KCP)は真菌の一種により生産される二次代謝産物であり、3つのアミノ酸が炭素-炭素結合で連結した他に例の無いユニークな化学構造を有する。KCPは哺乳動物の記憶や学習などの高次機能に関与するイオンチャネル型グルタミン酸受容体のサブタイプの一種、NMDA型受容体の選択的なアンタゴニストとして作用し、神経保護薬としての可能性を秘めているが、生産菌による生産量がきわめて低く、十分な生理活性試験が行われていない。本研究では、稀少なKCPの安定供給を目的として、生産菌からKCPの生合成遺伝子を同定し、Aspergillus oryzaeへの異種発現によるKCP大量生産系の構築を目指す。今年度は以下の①から③の実験を行った。①安定同位体標識化合物の取り込み実験、②生産菌のゲノム解析、③Aspergillus oryzaeを用いた異種発現①では、安定同位体標識したアミノ酸や化学合成した推定生合成中間体を生産菌の培地に添加し、KCPへの変換を確認した。②では、生産菌のゲノム情報から指標となる生合成酵素をクエリ―としてLocal BLAST検索し、ヒットした遺伝子周辺の遺伝子の予想機能を調べ、10個以上の遺伝子から構成されるKCPのBGCを推定した。③ではA. oryzaeを宿主としてKCPの生合成遺伝子と予想される遺伝子群のうち一部を異種発現し、代謝産物を解析した。その結果、予想出発物質から生合成反応が一段階進行したと予想される化合物を同定した。

Kitocephalin（KCP）是一种由一种真菌产生的二次代谢产物，具有无与伦比的独特化学结构，其中三种氨基酸与碳碳键相连。 KCP是NMDA型受体的选择性拮抗剂，NMDA型受体，一种参与哺乳动物中记忆和学习等高阶功能的离子型谷氨酸受体的亚型，并且有可能是神经保护剂，但是细菌的产生量极低，并且没有足够的生物活性测试。在这项研究中，为了稳定的稀有KCP供应，我们从产生的细菌中鉴定出KCP的生物合成基因，并旨在通过曲绿曲霉中的异源表达构建大量产生的KCP系统。今年，我们进行了以下实验①至③。 1）在摄取稳定的同位素标记化合物的实验中，2）对产生的细菌进行基因组分析，以及3）使用曲霉，稳定的同位素标记的氨基酸和化学上推定的假定生物体合成的生物生物体中间体的异源表达，添加了该培养基的培养基。在2中，我们搜索了局部爆炸中的生物合成酶，这些酶是指标，使用所产生的细菌的基因组信息作为查询，并检查了围绕HIT基因的基因的预测功能，并估计了KCP的BGC，由KCP的BGC组成，由10个以上的基因组成。在③中，绿曲霉被用作KCP生物合成基因的某些预测基因异源表达的宿主，并分析了代谢产物。结果，从预测的起始材料中鉴定出预期在生物合成反应中进展的化合物。