Establishment of platform for creation of novel bioactive natural products by expression of latent functions of microorganisms

建立通过表达微生物潜在功能来创造新型生物活性天然产物的平台

• 批准号: 22KK0080
• 负责人: 高橋 俊二
• 金额: $ 12.81万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0080/
• 关键词: 微生物潜在機能; 天然化合物; 放線菌; 微生物二次代謝産物; 遺伝子資源; 生合成

放線菌は有用化合物の宝庫であり、ゲノム解読から多くの二次代謝生合成遺伝子クラスターの存在が判明し、創薬探索源としての潜在能力が示されてきた。一方、研究室における純粋培養では、ほとんどの生合成遺伝子クラスターが休眠状態であり、その活性化手法の開発は重要命題となっている。そこで、理化学研究所天然物生合成研究ユニットと韓国生命工学研究院（KRIBB）ケミカルバイオロジー研究センターは共同で、希少放線菌の探索、生合成遺伝子覚醒、二次代謝物の生産、生合成遺伝子や酵素機能の解析、新規化合物の生物活性評価を行うことによって、一気通貫した国際共同研究基盤構築を目指す。本年度は、微生物資源を取り扱う研究を開始するにあたり、理化学研究所-KRIBBの共同研究契約を締結した。また、研究過程で中核的役割を担う若手研究者を育成し、中長期的に理化学研究所とKRIBBによる国際共同研究基盤を構築することを目的として、研究代表者および若手分担研究者がKRIBBケミカルバイオロジー研究センターを訪問し、今後遂行する研究課題について議論を深めた。特に、韓国は固有の植物種が多く、土壌共生環境が特有と考えられるため、KRIBBの微生物探索グループと共同でフィールド調査、希少放線菌を標的とした新規天然化合物探索、微生物が遺伝子発現を誘導する多様な仕組みの解明によって、「微生物の潜在能力」を最大限に引き出し、新規天然化合物を導出する先駆的な学術研究基盤を構築する課題について議論した。また、本年度は、比較対象となる放線菌種を選定し、ゲノム配列解析及びRNA発現解析により基礎データ収集した。

放线菌是有用化合物的宝库，基因组测序揭示了许多次级代谢生物合成基因簇的存在，证明了它们作为药物发现来源的潜力。另一方面，在实验室的纯培养物中，大多数生物合成基因簇处于休眠状态，开发激活它们的方法是一个重要的命题。因此，RIKEN天然产物生物合成研究部和韩国生物技术研究所（KRIBB）化学生物学研究中心正在共同努力寻找稀有放线菌，唤醒生物合成基因，产生次级代谢产物，并开发生物合成基因。通过分析酶和酶的功能，评估新化合物的生物活性，一站式国际协作研究平台。今年，我们与RIKEN和KRIBB签订了联合研究协议，开始微生物资源的研究。此外，为了培养在研究过程中发挥核心作用的年轻研究人员，并在中长期建立RIKEN和KRIBB之间的国际联合研究平台，首席研究员和年轻的共同研究人员将与KRIBB化学一行参观了生物研究中心，并就未来的研究项目进行了深入讨论。特别是，韩国拥有许多特有植物物种，被认为拥有独特的土壤共生环境，因此我们与KRIBB的微生物探索小组合作进行了实地调查，寻找针对稀有放线菌和微生物的新天然化合物以诱导基因表达。讨论了建立一个开创性的学术研究平台的挑战，以最大限度地发挥“微生物的潜力”，并通过阐明微生物发生的各种机制来衍生新的天然化合物。此外，今年我们还选择了放线菌物种进行比较，通过基因组序列分析和RNA表达分析收集基础数据。

项目成果

Isolation of new lucilactaene derivatives from P450 monooxygenase and aldehyde dehydrogenase knockout Fusarium sp. RK97-94 strains and their biological activities

• DOI: 10.1038/s41429-022-00529-3
• 发表时间: 2022-04-28
• 期刊: JOURNAL OF ANTIBIOTICS
• 影响因子: 3.3
• 作者: Abdelhakim, Islam A.;Motoyama, Takayuki;Osada, Hiroyuki
• 通讯作者: Osada, Hiroyuki

Crystal structures of a 6-dimethylallyltryptophan synthase, IptA: Insights into substrate tolerance and enhancement of prenyltransferase activity

6-二甲基烯丙基色氨酸合酶 IptA 的晶体结构：深入了解底物耐受性和异戊二烯基转移酶活性的增强

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.01.018
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biochem. Biophys. Res. Commun.
• 作者: Hironori Suemune;Doukan Nishimura;Kenjiro Mizutani;Yusuke Sato;Tomoya Hino;Hiroshi Takagi;Yumi Shiozaki-Sato;Shunji Takahashi*;Shingo Nagano*
• 通讯作者: Shingo Nagano*

Biosynthetic study of verticilactam, a polycyclic macrolactam from Streptomyces

链霉菌多环大内酰胺 verticilactam 的生物合成研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Yu ZHENG;Katsuyuki SAKAI;Hiroshi TAKAGI;Yumi SHIOZAKI-SATO;Toshihiko NOGAWA;Shunji TAKAHASHI
• 通讯作者: Shunji TAKAHASHI

Studies on Streptomyces sp. SN-593: reveromycin biosynthesis, β-carboline biomediator activating LuxR family regulator, and construction of terpenoid biosynthetic platform

• DOI: 10.1038/s41429-022-00539-1
• 发表时间: 2022-07-01
• 期刊: JOURNAL OF ANTIBIOTICS
• 影响因子: 3.3
• 作者: Takahashi，Shunji

Discovery of novel bifunctional drimane sesquiterpene synthases from marine bacteria.

从海洋细菌中发现新型双功能杜梦烷倍半萜合酶。

• 发表时间: 2022
• 作者: Nhu Ngoc Quynh Vo;Yuhta Nomura;Kiyomi Kinugasa;Hiroshi Takagi;Yumi Shiozaki-Sato;and Shunji Takahashi
• 通讯作者: and Shunji Takahashi