天然物誘導体化による非天然型新規化合物創出を志向した放線菌機能未知遺伝子の解析

分析功能未知的放线菌基因，旨在通过天然产物衍生化创造新的非天然化合物

基本信息

批准号：
21K14775
负责人：
木股祥子
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Roseophilin（RP）生合成遺伝子のうち、rphG、rphG2、rphG3、rphG4 はStreptomyces coelicolorのprodigioisn（PG）側鎖環化遺伝子redGと相同性を示している。RPと同じ鎖長の側鎖を持つPGを生産するS. coelicolorのredGredP破壊株にrphG、rphG2、rphG3、rphG4の4遺伝子すべてを導入したところ、三箇所で複雑に架橋した環化アルキル側鎖を有する新規PGであるprodigiosin R3を生産した。この結果より、これらの4遺伝子をPG側鎖環化遺伝子と同定し、執筆した論文がJournal of Antibioticsに掲載された。RP生産菌のドラフトゲノム解析により、RPのクロル化に関わると考えられるハロゲナーゼ遺伝子orf16-3がrphクラスター外に見いだされている。orf16-3、orf16-4、orf16-5、orf16-6の隣り合う4遺伝子をundecylprodiginine（UP）生産菌であるS. coelicolor、およびS. coelicolorのredGredP破壊株に導入し、基質としてdechlororoseophilin（DRP）を供給して代謝産物を解析したが、新たなPGは検出されなかった。一方、申請者は現在までに、DRPのフランがピロールに置換したRP生合成中間体であるprodigiosin R2（PGR2）を見いだしている。RP生産菌培養抽出物から得られたPGR2を含むフラクションを分析したところ、PGR2のクロル化体と考えられる代謝産物が検出された。このことから、RP生合成におけるクロル化の基質がPGR2である可能性が示唆されたため、PGR2を基質としたクロル化反応の解析を試みたが、反応溶液からクロル化したPG類は検出されなかった。

在亲玫瑰素（RP）生物合成基因中，rphG、rphG2、rphG3和rphG4与天蓝色链霉菌的prodigioisn（PG）侧链环化基因redG表现出同源性。当所有四个基因 rphG、rphG2、rphG3 和 rphG4 被引入 redGredP 破坏的天蓝色链球菌菌株（该菌株产生侧链与 RP 具有相同链长的 PG）时，环化烷基侧链在我们生产了灵菌红 R3，一种新的 PG，具有根据这一结果，这四个基因被鉴定为PG侧链环化基因，他们写的论文发表在《抗生素杂志》上。对产生 RP 的细菌的基因组草图分析揭示了 rph 簇外的卤化酶基因 orf16-3，该基因被认为参与 RP 的氯化。将四个相邻基因 orf16-3、orf16-4、orf16-5 和 orf16-6 引入天蓝色链球菌（一种生产十一烷基原地精氨酸 (UP) 的细菌）以及天蓝色链球菌的 redGredP 破坏菌株和脱氯玫瑰亲和素中(DRP) 用作底物来分析代谢物，但没有检测到新的 PG。另一方面，申请人迄今为止发现了灵菌红R2(PGR2)，一种RP生物合成中间体，其中DRP的呋喃被吡咯取代。当分析从RP产生细菌的培养提取物中获得的含有PGR2的级分时，检测到被认为是PGR2的氯化形式的代谢物。这表明PGR2可能是RP生物合成中氯化的底物，因此我们尝试以PGR2为底物分析氯化反应，但在反应溶液中未检测到氯化PG。