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2021000003-20210146  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル ゲノムマイニングを活用した新規天然化合物の効率的な探索  
カナ ゲノム マイニング オ カツヨウシタ シンキ テンネン カゴウブツ ノ コウリツテキナ タンサク  
ローマ字 Genomu mainingu o katsuyōshita shinki tennen kagōbutsu no kōritsutekina tansaku  
別タイトル
名前 Efficient discovery of novel natural products using genome mining  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 植草, 義徳  
カナ ウエクサ, ヨシノリ  
ローマ字 Uekusa, Yoshinori  
所属 慶應義塾大学薬学部助教  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 慶應義塾大学  
カナ ケイオウ ギジュク ダイガク  
ローマ字 Keiō gijuku daigaku  
日付
出版年(from:yyyy) 2022  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 pdf  
上位タイトル
名前 学事振興資金研究成果実績報告書  
翻訳  
 
 
2021  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
本研究では,ゲノムマイニングとノンターゲットLC-MS/MS分析に基づいたGNPS(分子ネットワーク)解析,さらにAI 支援によるNMRスペクトル解析を駆使することで,海洋性シアノバクテリアの一種であるMoorea producens PAL(以下,PAL)から新規化合物を効率的に単離し,それら平面構造を決定した.
まず,PALの全ゲノムを用いてantiSMASH解析を行って得られた42種の生合成遺伝子クラスター(BGC)のうち,既に判明している既知化合物(palmyramide Aおよびcuracin D)の生合成を担うと予想されているBGCを除いた残りについて,生合成するであろう二次代謝産物の化学構造を推測した.次に,PALが産生する新規化合物を発見するため,PAL抽出物をノンターゲットLC-MS/MS分析に供し,取得したデータをGNPS解析することで分子ネットワークを構築した.その結果,ディレプリケーション(既知化合物の排除)によって既知化合物を含むクラスターと未知化合物のみで構成されるクラスターを明確に区別することができた.このことから,本手法は新規天然化合物の探索研究を効率化する非常に強力な分析基盤であることが実証された. 
続いて,分子ネットワーク上で未知化合物のみで構成されるクラスターに属する化合物を単離し, MS/MSスペクトル解析とAI 支援によるNMRスペクトル解析(SMART)を利用しながら平面構造を決定した.Honuaiakeamide類と命名した4種の化合物は,同一の環状構造を有しており,それぞれアセチル基の数のみが異なる類縁体であった.また前述した42種のBGCから,これらhonuaiakeamide類の生合成を担うBGCを特定することに成功した.構築した分子ネットワークと予測されたBGCの数は,他にもPAL抽出物中に複数の新規化合物が存在していることを示唆しており,これら化合物の単離・構造決定を引き続き行っている.
以上の研究成果は,既に2つの学術集会にて発表済である.
In this study, we investigated novel compounds efficiently isolated from marine cyanobacteria Moorea producens PAL and their planar structures were determined, by using genome mining, GNPS analysis (molecular networking) based on non-targeted LC-MS/MS analyses, and an AI-assisted structure prediction technique.
First, the chemical structures of 42 biosynthetic gene clusters (BGCs) obtained by antiSMASH analysis of the entire PAL genome were inferred for the secondary metabolites that these BGCs would biosynthesize, excepting the BGCs that are predicted to be responsible for the biosynthesis of known compounds (palmyramide A and curacin D). Next, to discover novel compounds produced by PAL, the extract was subjected to non-targeted LC-MS/MS analysis, and the acquired data were analyzed by GNPS to construct a molecular networking. As the results, we were able to clearly distinguish clusters containing known compounds from those consisting only of unknown compounds by dereplication (elimination of known compounds). This demonstrates to be a very powerful analytical platform that streamlines the discovery for novel natural products. The four compounds named "honuaiakeamides" have the same ring structure, and the analogues differed only in the number of acetyl groups. From the 42 BGCs mentioned above, we succeeded in identifying the BGCs responsible for the biosynthesis of these honuaiakeamides. The molecular networking established and the predicted number of BGCs suggest the presence of several other novel compounds in the PAL extract, and we are continuing to isolate these compounds and determine their structures. These results have already been presented at two scientific meetings.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記

 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Feb 16, 2024 14:10:28  
作成日
Feb 16, 2024 14:10:28  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Feb 16, 2024    インデックス を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 学事振興資金研究成果実績報告書 / 2021年度
 
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