天然物生合成遺伝子の発現による大腸ガン原因物質の生合成および化学構造の決定

通过天然产物生物合成基因的表达进行结直肠癌致癌物质的生物合成和化学结构测定

• 批准号: 13J10688
• 负责人: 石川 格靖
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: University of Shizuoka
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J10688/
• 关键词: 大腸がん; シンセティックバイオロジー; ケミカルバイオロジー; 大腸菌; 抗生物質; コリバクチン; 大腸癌; 転写因子; 生合成

【背景・目的】コリバクチンは大腸菌IHE3034株が哺乳類細胞に感染した後、哺乳類細胞からの何らかのシグナル物質により誘導される化合物であると予測されている。従って、本化合物の単離は困難であり、未だ部分構造ですら明らかにされていない。一方、大腸がん発症患者の66.7 %から本菌が検出されている。そこで、本化合物の正体を有機化学的に明らかにし、大腸がん形成メカニズムの解明および予防のためのバイオマーカーとすることを目的として研究に着手した。【方法・結果】我々はコリバクチン生合成に必要とされるclbA~clbQの各遺伝子を発現し、in vitro反応による生合成経路の再構築を試みた。これまで、ペプチド合成酵素 (nonribosomal peptide synthase, NRPS) であるClbNより生合成が開始され、次にNRPSとポリケタイド合成酵素 (PKS) 複合体であるClbBへ受け渡されることが報告されていた。そこでClbN、ClbBの発現ベクターを作製し、これを用い大腸菌を形質転換した。得られた形質転換体の代謝産物をLC－MSに供した結果、ミリスチン酸、D-AsnおよびL-Ala縮合体の生成が観測された。本化合物はClbNとClbBのNRPSにより生合成されるものと予測され、ClbB のPKSによる代謝産物を確認することはできなかった。これはClbBのC末端にチオエステラーゼは存在せず、生合成中間体が切り出されなかったためと考えられた。そこで化学合成した推定生合成中間体を標品とし、ClbNとClbBの生合成産物を解析した。その結果、ClbNはN-myristoyl-D-asparagine (1) を生産していることが明らかとなった。次に、本化合物をClbBと反応させたところ、ClbB代謝産物は1とL-Alaおよびマロン酸縮合体 (2) であることが特定された。続いて、2を基質に遺伝子クラスター内の各PKSと反応させたところ、新規代謝産物中間体を見いだすことに成功した。

Background, purpose 】 【 コ リ バ ク チ ン は coliform IHE3034 strains が に mammalian cells infected with し た, mammalian cells after か ら の what ら か の シ グ ナ ル material に よ り induced さ れ る compound で あ る と be さ れ て い る. Youdaoplaceholder0. This compound has a 単 difficulty in being separated from 単 であ, and the structure of the unだ part is ですら clear ら ら にされて な な な な 従って. One side, patients with がん infection of the large intestine がん 67.7% ら ら this bacterium が検 されて る る そ こ で, this compound の Roman を organic chemistry に Ming ら か に し, e. が ん form メ カ ニ ズ ム の interpret お よ び to prevent の た め の バ イ オ マ ー カ ー と す る こ と を purpose と し に て research to し た. Method, the results I 】 々 は コ リ バ ク チ ン biosynthesis に necessary と さ れ る clbA ~ clbQ の each legacy 伝 son を 発 し, in vitro against 応 に よ る biosynthesis 経 road の try to construct を み た. Youdaoplaceholder0 ペプチド nonribosomal peptide synthase NRPS) で あ る ClbN よ り biosynthesis が began さ れ, に NRPS と ポ リ ケ タ イ ド synthetase (PKS) complex で あ る ClbB へ by crossing け さ れ る こ と が report さ れ て い た. そ こ で ClbN, ClbB の 発 now ベ ク タ ー を as し, こ れ を with い coliform を form quality planning in し た. Have ら れ た form quality planning を LC - MS に の metabolites in body for し た results, ミ リ ス チ ン acid, D - the Asn お よ び L - Ala shrink fit の generated が 観 measuring さ れ た. This compound は ClbN と ClbB の NRPS に よ り biosynthesis さ れ る も の と be さ れ, ClbB の PKS に よ る metabolites を confirm す る こ と は で き な か っ た. こ れ は ClbB の C terminal に チ オ エ ス テ ラ ー ゼ は exist せ ず, biosynthesis intermediate が り cutting out さ れ な か っ た た め と exam え ら れ た. Youdaoplaceholder0 と で chemical synthesis た た presumed biosynthetic intermediate を standard product と と, ClbNとClbB biosynthetic product を analysis of た た. そ の results, ClbN は N - myristoyl - D - asparagine (1) を production し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. Time に, this compound を ClbB と anti 応 さ せ た と こ ろ, 1 と ClbB metabolites は L - Ala お よ び マ ロ ン acid shrink fit (2) で あ る こ と が specific さ れ た. 続 い て, 2 を matrix に posthumous son 伝 ク ラ ス タ ー の within each PKS と anti 応 さ せ た と こ ろ intermediates, new rules metabolites を see い だ す こ と に successful し た.

项目成果

静岡県立大学 学長賞

静冈县立大学校长奖

ヘモシアニン型新規キノロン合成酵素の精密機能解析

新型血蓝蛋白型喹诺酮合酶的精确功能分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 石川格靖;野口博司;渡辺賢二
• 通讯作者: 渡辺賢二

Aspoquinolone類におけるquinolone骨格生合成酵素dioxygensaeの精密機能解析

Aspoquinolones 中喹诺酮骨架生物合成酶双加氧酶的精确功能分析

• 发表时间: 2014
• 作者: 石川格靖，田中秀則;東口ふみ;Wang C. Clay;野口博司;渡辺賢二
• 通讯作者: 渡辺賢二

大腸がん原因物質コリバクチンの生合成機構の解明

阐明结肠直肠癌致病因子大肠杆菌素的生物合成机制

• 发表时间: 2015
• 作者: 佐々侑寿香;石川格靖;小山ふみ;福冨愛実;野口博司;渡辺賢二
• 通讯作者: 渡辺賢二

Biosynthetic study of aspoquinolones

阿扑喹诺酮类药物的生物合成研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 石川格靖，田中秀則;東口ふみ;Wang C. Clay;野口博司;渡辺賢二;石川 格靖
• 通讯作者: 石川 格靖