天然有機化合物討論会講演要旨集
Online ISSN : 2433-1856
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アンチマイシン生合成マシナリーの解明と多様性指向型合成生物学
張 驪駻閻 岩森 貴裕淡川 孝義劉 文阿部 郁朗
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p. Oral33-

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抄録

 アンチマイシンは9員環ジラクトン骨格を持ち、強力な電子伝達系阻害活性を有する抗生物質であるが、近年Bcl2蛋白に結合しアポトーシスを誘導させることや活性酸素種を放出させることなど様々な生物活性が報告され、抗真菌活性、細胞毒性を持つ機能性分子として注目されている1)。生理活性に加えその特徴的な構造から、アンチマイシンの全合成は数多く試みられているが2)、C7–9位の立体制御とマクロラクトン化が困難であるため、天然においてC7位およびC8位側鎖に多様性が見られるアンチマイシン類の網羅的全合成は未だ達成されていない。また、ホルムアミドサリチル酸(FSA)部分やC7位の多様なアルキル側鎖の由来などは生合成的知見から興味が持たれる。今回我々は、アンチマイシン生合成経路の解明と多様性指向型生合成エンジニアリングを達成したのでここに報告する。

1.生合成経路の解明

 始めに、アンチマイシン産生株である放線菌Streptomyces sp. NRRL2288株およびS. blastmyceticus NBRC12747株のゲノムシーケンスより非リボソーマルペプチド合成酵素(NRPS)、ポリケタイド合成酵素(PKS)遺伝子を含む生合成遺伝子クラスターを見出し、PKS遺伝子破壊株におけるアンチマイシン産生が消失したことから、本クラスターがアンチマイシン生合成を担うことを同定した。クラスター内の遺伝子を分析した結果、トリプトファンの酸化反応により供給されたFSAがNRPSと

PKSによる伸長反応を経たのちにマクロラクトン化し、アシル化修飾を受けることでアンチマイシンが生成されると推定した(図1)。次いで、FSA部分の生合成を解明すべく、6-フルオロトリプトファンの培地添加による取り込みを行ったところ、5’-フルオロアンチマイシンを発酵生産により得ることができた3)。このことから、FSA部分の生合成ではエポキシ化を経たカルボニル基の1,2-転位を経ていることが示唆され(図2)、同時期に行われたHutchings, Spiteller, Zhangらの生合成遺伝子および生合成経路の報告4)と一致する結果を得た。

2.生合成マシナリーを利用した構造多様化

 次に、我々はアンチマイシンのC7位側鎖がポリケタイド生合成経路から構成されている点に注目した。既知のアンチマイシン類はジラクトン骨格のC7位に様々な炭素数のアルキル基を有することが知られており、クロトニルCoA炭酸化酵素AntEにより供給された様々なアルキルマロニルCoAが伸長基質としてPKSに取り込まれることで構造多様性が生み出されることが推定された。従って、この経路における酵素の基質特異性は寛容であることが予想されるため、非天然前駆体を培地に添加した発酵生産による、天然物を超えた炭素骨格の構造多様化を目指した。

 まず、アンチマイシン骨格の効率的な生産のため、基質特異性の低いアシル基転移酵素AntBの破壊株を作成し、C8-deacylantimycinを産生する変異株を取得した。本株に種々のカルボン酸基質を投与した結果、カルボン酸が一次代謝を受けたのちにC7位に効率的に取り込まれることが確認され、シクロアルカンやアルキン、ハロゲンなど多

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