ストレプトミセス属由来抗生物質生合成遺伝子クラスター群の比較機能解析に関する研究

链霉菌属抗生素生物合成基因簇的比较功能分析研究

• 批准号: 03F00308
• 负责人: 海老塚 豊
• 金额: $ 0.38万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00308/
• 关键词: 放線菌; 抗生物質; 生合成; ゲノム

(研究目的)ゲノム研究基軸放線菌Streptomyces coelicolorの生産するベンゾイソクロマン(BIQ)系抗生物質アクチノロジン(ACT)生合成に関与する鍵酵素の機能研究を基盤として、関連BIQ系抗生物質グラナティシン(GRA),メダマイシン(MED)両生合成遺伝子群との比較ゲノム解析と鍵生合成遺伝子の機能研究を行い、機能ゲノム学としての普遍的知見、さらには有用物質生産に向けた応用研究を行うことを目的とする。具体的には各生合成遺伝子クラスター中の遺伝子産物(タンパク)の一次配列及び三次元構造を生物情報科学的手法に基づいて比較し、機能推定を行う。ここから生合成鍵酵素遺伝子と既存のデータベース情報からは機能推定ができない保存遺伝子の同定を行う。続いて当該遺伝子を対象に分子遺伝学的手法(遺伝子破壊等)とそれに伴う化学表現形(代謝プロフィール)変化を解析し、遺伝子機能に関する知見を得る。機能解析を進めた鍵酵素に関しては遺伝子改変を加えて新規有用物質生産に向けた組み換え生合成酵素の発現系の構築を行う。(今年度の実績概要)BIQ系抗生物質生合成遺伝子クラスターの生物情報学的解析(具体的には、全塩基配列が既知のACT, GRA, MEDの生合成遺伝子クラスターに含まれるタンパクコード領域(ORF)の比較と機能予測を各種データベースを利用して行った。上記の結果、BIQ生合成の鍵酵素として共通に存在する還元酵素を見出し、その機能解析用の発現プラスミドを構築した。構築したプラスミドを放線菌宿主に導入し、機能解析のための培養条件の最適化を開始した。本研究遂行の基盤となる基礎的技術の最適化、特に、取り扱う放線菌の培養条件や遺伝子導入条件を検討する第13回国際放線菌シンポジウム(平成15年12月1日〜5日、オーストラリア国メルボルン市)に参加し、本研究遂行の基盤となるこれまでの研究成果を発表するとともに本研究に有益な情報を収集した。

（研究目的）基因组研究关键放线菌链霉菌基于天蓝菌产生的苯并异色满（BIQ）抗生素放线菌素（ACT）生物合成关键酶的功能研究，我们开发了相关BIQ抗生素格拉提星（GRA）和麦大霉素生物合成的基因簇。该项目的目的是对关键生物合成基因进行比较基因组分析和功能研究，从功能基因组学中获得普遍知识，并对有用物质的生产进行应用研究。具体来说，我们将基于生物信息学方法比较每个生物合成基因簇中基因产物（蛋白质）的一级序列和三维结构，并估计其功能。从这一点出发，我们将识别关键的生物合成酶基因和无法从现有数据库信息估计其功能的保守基因。接下来，将分析相关基因的分子遗传技术（例如基因破坏）和相关的化学表型（代谢谱）变化，以获得有关基因功能的知识。对已分析出功能的关键酶进行基因改造，构建重组生物合成酶表达系统，用于生产新的有用物质。 （今年成果总结）BIQ抗生素生物合成基因簇（ACT、GRA、我们比较了MED生物合成基因簇中包含的蛋白质编码区（ORF），并使用各种数据库预测了它们的功能。由于上述结果，我们发现了一种常见的还原酶，它是BIQ生物合成中的关键酶，我们构建了一个表达。将构建的质粒导入放线菌宿主中，并对功能分析的培养条件进行优化。第十三届国际链霉菌研讨会（2003 年 12 月 1 日）的召开旨在优化构成本研究基础的基础技术，特别是要使用的链霉菌的培养条件和基因转移条件 - 第 5 届在澳大利亚墨尔本举行。并介绍了迄今为止的研究结果，这些结果将作为开展这项研究的基础，并收集对这项研究有用的信息。