32小笠原泰志ポリグルタミン酸生合成機構の解明21Yasushi OGASAWARA木谷 茂22Shigeru KITANI（2019採択）Biosynthetic studies of polyglutamic acid(Project 2019)微生物間化学シグナルを介した天然物生産活性化法の開発（2019採択）Development for discovery of cryptic natural products with microbial chemical signals(Project 2019)γ-ポリグルタミン酸(PGA)は，納豆菌等が生産するD,L-グルタミン酸(Glu)の混合ポリマーである．3つの酵素PgsBCAの生合成への関与が示されているが，いずれも膜酵素でin vitroでの反応解析が難しく，生合成機構の詳細は未解明であった．納豆菌はグルタミン酸ラセマーゼを有し，D-Gluを生合成できることから，これまでD,L-Gluの両者の重合反応により混合ポリマーが生合成されると考えられてきた．しかし，最近当研究室で見出したペプチド系天然物MS-271の生合成に関与する新規ペプチドエピメラーゼ(MslH)がPgsAと高い相同性を有することから，PGAの生合成においてもペプチド上のL-Glu残基のエピメリ化反応によってD-Glu残基が導入される可能性が示唆された．本研究では，安定同位体標識Gluの投与実験と遺伝子交換実験でPGA生合成におけるエピメリ化反応を検証した．Poly-γ-glutamic acid (PGA) is a naturally occurring biopolymer in which D- and/or L-glutamic acid (Glu) monomers are linked via an amide bond. It has been shown that the biosynthesis of PGA in Bacillus strains requires a minimum of three genes, pgsBCA. However, in vitro analysis using the purified protein complex has never been successful because the PgsBCA complex is unstable without membrane components. Thus, the precise function of each protein remains unknown. Because Bacillus strains have several homologs of gluta-mate racemase in their genome, it was suggested that the PgsBCA complex uses both L- and D-Glu as sub-strates to biosynthesize D,L-Glu copolymer. However, we recently showed that MslH, which has homology to PgsA, is a novel peptide epimerase involved in the biosynthesis of a D-tryptophan (Trp)-containing lasso peptide natural product, MS-271. Accordingly, we hypothesized that the PgsBCA complex solely uses L-Glu as the substrate for polymerization and D-Glu residues are introduced via epimerization. In this research, we investigated the epimerization reaction in PGA biosynthesis by isotope tracer experiments and gene exchange assay.放線菌は，多様な抗生物質を二次代謝産物とする産業微生物である．この放線菌には，検出されている以上の物質を生成する能力があるが，この能力はほぼ休眠状態にある．この潜在能を活性化できれば，新規有用物質を発掘できると考えた．本研究では，放線菌の化学シグナルを活用し，その潜在二次代謝を活性化させ，休眠天然物を生産覚醒させる有用物質探索法を開発することを目的とした．二次代謝シグナル産生放線菌と各種放線菌を共培養させた結果，約2割の放線菌にて，その代謝物プロファイルが変動した．加えて，放線菌に抗生物質を添加したところ，一部の放線菌の二次代謝が変化したことも合わせて，放線菌の化学シグナルを活用すれば，有用物質を効率的に発掘できることが示唆された．Actinomycetes are industrial microorganisms that produce a variety of antibiotics as secondary metabolites. They have the ability to produce more compounds than have been detected, but this ability appears to be al-most silent. Thus, activation of the potential could lead to the discovery of new bioactive compounds. In this study, we attempted to develop a method to identify useful compounds by using chemical signals to activate
元のページ ../index.html#36