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特集:微生物の復権:小分子の宝庫
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微生物化学の復権
The Revival of Microbial Chemistry
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長田裕之((独)理化学研究所 中央研究所 主任研究員)
創薬シードの探索源として,コンビナトリアルケミストリーで合成したライブラリーが用いられているが,天然物あるいは微生物産物に匹敵する強力な生理活性を示す化合物は必ずしも多くない。化合物の精製法やライブラリー化の技術革新が進んだ今,また微生物が作る小分子に関心が戻ってきた。理研の化合物バンク(NPDepo)には,微生物由来の化合物を中心にして,構造多様性に富む化合物が収集されライブラリーになっている。これら化合物ライブラリーで化合物マイクロアレイを作成する技術開発に成功したので,超高速スクリーニングが実施できるようになった。
【目次】
1. はじめに(我が国の微生物発酵,50周年)
2. 微生物由来の化合物ライブラリー
3. 天然化合物バンク(RIKEN NPDepo)
4. 化合物マイクロアレイ
5. 化合物生産のための生合成研究
6. おわりに
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微生物を宿主としたコンビナトリアル生合成法による非天然型植物ポリケタイドの生産
Combinatorial Biosynthesis of Unnatural Plant Polyketides in Microorganisms
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勝山陽平(東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 博士課程)
鮒信学(東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 助教)
堀之内末治(東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 教授)
ポリケタイドは高い生理活性を持つ化合物であり,有用な医薬品資源であると言える。本稿では,まず植物ポリケタイドの一種であるフラボノイドの微生物生産系について概説する。次いでこの生産系をコンビナトリアル生合成法に応用することにより可能となった,「非天然型」新規ポリケタイド生産系について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. ポリケタイドとポリケタイド合成酵素
3. コンビナトリアル生合成
4. フラボノイド
5. 天然型フラボノイドの微生物生産
5.1 flavanone生産系の確立およびその改良
5.2 CHIの導入
5.3 acetyl-CoA carboxylase(ACC)の導入
5.4 培養条件の最適化
5.5 Flavone,flavonolの生産
6. 非天然型植物ポリケタイドの微生物生産
6.1 非天然型フラボノイド,スチルベンの生産
6.2 マルチプラスミド法とprecursor-directed biosynthesis法
6.3 非天然型植物ポリケタイド生産系の構築
6.4 非天然型植物ポリケタイドの生産
7. イソフラボンの生産
8. 今後の展開
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放線菌代謝産物の網羅的解析と取得
Systematic Analysis and Exploitation of Actinomycete Metabolites
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植木雅志((独)理化学研究所 長田抗生物質研究室 先任研究員)
鈴木龍一郎((独)理化学研究所 長田抗生物質研究室 協力研究員)
長田裕之((独)理化学研究所 長田抗生物質研究室 主任研究員)
土壌などから分離されるStreptomyces属をはじめとする数多くの放線菌は,我々の想像以上に多様な代謝産物の生産能を有することが,近年のゲノム解析や網羅的代謝産物解析などで明らかとなった。放線菌が持つそれら未知の能力を利用する方法が開発されつつあり,これからの天然物探索を大きく変えることになるだろう。
【目次】
1. 放線菌が持つ可能性
2. 放線菌の未利用機能開発
3. Streptomyces sp. SN-593のメタボローム解析と系統的代謝産物取得
4. これからの天然物探索としての放線菌
5. おわりに
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微生物代謝産物を用いたケミカルバイオロジー
Special Gifts from Microorganism for Chemical Biology
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二村友史(慶應義塾大学 大学院理工学研究科 基礎理工学専攻 博士課程)
井本正哉(慶應義塾大学 大学院理工学研究科 基礎理工学専攻 教授)
化学の力を利用して生命現象を理解する「ケミカルバイオロジー」がポストゲノム時代の新しい学問領域として世界を席巻しつつある。読者諸氏がPubMedを開けば,様々な小分子化合物を用いた生命現象解明を目の当たりにするだろう。ケミカルバイオロジーの成功にはその性質上,多様性に富んだ化合物群が不可欠である。その化合物源として,今再び微生物代謝産物への回帰が叫ばれている。
【目次】
1. はじめに
2. 微生物代謝産物の歴史
3. ケミカルバイオロジーの躍進と微生物代謝産物の復権
4. 微生物代謝産物を用いたケミカルバイオロジー研究
4.1 FK506
4.2 Fumagillin
4.3 Leptomycin B
4.4 Geldanamycin
4.5 Pironetin
4.6 Apratoxin A
5. ケミカルバイオロジー研究における微生物代謝産物の未来
6. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
微生物代謝産物をもとにしたコンビナトリアルケミストリー合成と創薬への展開
Application to Combinatorial Synthesis of Fungal Beauveriolides for Drug Development
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大城太一(北里大学 薬学部 微生物薬品製造学教室 特任助教)
土井隆行(東京工業大学 大学院理工学研究科 准教授)
供田洋(北里大学 薬学部 微生物薬品製造学教室 教授)
天然由来の化合物は医薬品のリードとして重要な位置を占めている。このような天然由来化合物とコンビナトリアルケミストリー合成の手法との組み合わせは,医薬品開拓のより強力な戦略と考えられる。本稿では,新しい動脈硬化予防治療薬のリードとして注目されている真菌由来のbeauveriolideの場合を例に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. マクロファージ脂肪滴形成評価系の構築
3. Beauveriolide類の発見
4. マクロファージ脂肪滴阻害活性とその作用メカニズム
5. BeauveriolideIIIの抗動脈硬化作用
6. コンビナトリアルケミストリー合成への展開
7. おわりに
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微生物代謝産物由来の小分子ライブラリーの利用技術―スクリーニングとケミカルバイオロジー研究―
Small Molecules Library from Microbial Metabolites:Screening and Chemical Biology
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掛谷秀昭(京都大学 大学院薬学研究科 医薬創成情報科学専攻 システムケモセラピー・制御分子学分野 教授;(独)理化学研究所 客員研究員)
齊藤安貴子((独)理化学研究所 中央研究所 長田抗生物質研究室 基礎科学特別研究員)
長田裕之((独)理化学研究所 中央研究所 長田抗生物質研究室 主任研究員)
特異な構造・生物活性を有する微生物代謝産物由来の小分子は,新しい化学・生物学を生み出し,創薬に直結する可能性が高い。そのような小分子を開拓するためのスクリーニング,およびそのような小分子を利用したケミカルバイオロジー研究は,“微生物の復権”には不可欠である。本稿では,スクリーニング技術の動向とケミカルバイオロジー研究を筆者らの研究を中心に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. スクリーニング技術の動向
3. 小分子マイクロアレイ
3.1 官能基依存的固定化法
3.2 官能基非依存的固定化法
3.3 非固定化法
4. アポトーシス誘導剤ETB(epolactaene tert-butyl ester)に関するケミカルバイオロジー研究
5. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
海外企業における天然物創薬研究の動向と知財
Trend of Natural Product Research in Major Pharmaceutical Companies
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永井浩二(アステラス製薬(株) 醗酵研究所 微生物資源研究室 室長)
稲村典昭(アステラス製薬(株) 醗酵研究所 所長)
微生物産物などの天然物は人知を超えた構造と活性を持つものが多く,医薬品リード創出の重要なソースである。しかし,これまでの大規模な探索活動によって新規化合物の発見が困難になってきている状況もあり,製薬企業の天然物創薬への取り組みは二極化している。本稿では,特に海外企業における天然物創薬の歴史と現状について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 微生物からの創薬研究の歴史と現状
3. 海外メガファーマの動向
3.1 天然物創薬研究の変遷
3.2 現在の天然物創薬戦略
3.2.1 メガファーマの撤退とバイオベンチャーの出現
3.2.2 天然物創薬への期待
4. 遺伝資源アクセスと知的財産
5. おわりに
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【座談会】
微生物の復権:小分子の宝庫―日本がリードする微生物利用研究の最新動向―
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〈出席者〉(50音順)
稲村典昭(アステラス製薬(株))
長田裕之((独)理化学研究所)
堀之内末治(東京大学)
・微生物利用の現状
・微生物代謝産物の生合成
・化合物ライブラリー
・眠っている遺伝子を目覚めさせる
・バイオコンバージョン
・微生物代謝産物の将来性
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BIO R&D
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カビ毒を自ら解毒する遺伝子組換え作物
Genetically Engineered Maize Detoxifying Fusarium Mycotoxins
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安藤直子((独)理化学研究所 中央研究所(DRI) 微生物代謝制御研究ユニット)
井川智子((独)理化学研究所 植物科学研究センター(PSC1) レメディエーション研究チーム)
木村真((独)理化学研究所 中央研究所(DRI) 微生物代謝制御研究ユニット)
組換え作物の栽培や作物への農薬散布に対し,世間では根強い懸念がある。しかし,病原菌の防除を行わないことで生じる作物のカビ毒汚染のリスクには関心が低いようである。赤かび病は穀類に収穫減少と毒素混入の二重の脅威をもたらすが,筆者らは赤かび病菌の代表的なカビ毒ゼアラレノンを解毒する酵素遺伝子を単離した。本稿では,カビ毒を自ら解毒するトウモロコシの有用性の実証,およびそこに至るまでの研究経緯について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ゼアラレノンを解毒する分解酵素
3. 組換え出芽酵母によるゼアラレノンの解毒
4. 遺伝子組換え作物によるゼアラレノンの解毒
4.1 モデルとしての遺伝子組換えイネ
4.2 遺伝子組換えトウモロコシの作成
4.3 組換えトウモロコシのゼアラレノン解毒活性
5. 今後の展望
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BIO BUSINESS
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キチン・キトサンの市場動向
Market of Chitin and Chitosan
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【目次】
1. 概要
2. 利用分野
2.1 医療分野
2.2 化粧品分野
2.3 繊維分野
2.4 食品分野
2.5 農業分野
2.6 水処理分野
3. 市場規模
4. 企業動向
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微生物化学の復権
The Revival of Microbial Chemistry
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長田裕之((独)理化学研究所 中央研究所 主任研究員)
創薬シードの探索源として,コンビナトリアルケミストリーで合成したライブラリーが用いられているが,天然物あるいは微生物産物に匹敵する強力な生理活性を示す化合物は必ずしも多くない。化合物の精製法やライブラリー化の技術革新が進んだ今,また微生物が作る小分子に関心が戻ってきた。理研の化合物バンク(NPDepo)には,微生物由来の化合物を中心にして,構造多様性に富む化合物が収集されライブラリーになっている。これら化合物ライブラリーで化合物マイクロアレイを作成する技術開発に成功したので,超高速スクリーニングが実施できるようになった。
【目次】
1. はじめに(我が国の微生物発酵,50周年)
2. 微生物由来の化合物ライブラリー
3. 天然化合物バンク(RIKEN NPDepo)
4. 化合物マイクロアレイ
5. 化合物生産のための生合成研究
6. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
微生物を宿主としたコンビナトリアル生合成法による非天然型植物ポリケタイドの生産
Combinatorial Biosynthesis of Unnatural Plant Polyketides in Microorganisms
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勝山陽平(東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 博士課程)
鮒信学(東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 助教)
堀之内末治(東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 教授)
ポリケタイドは高い生理活性を持つ化合物であり,有用な医薬品資源であると言える。本稿では,まず植物ポリケタイドの一種であるフラボノイドの微生物生産系について概説する。次いでこの生産系をコンビナトリアル生合成法に応用することにより可能となった,「非天然型」新規ポリケタイド生産系について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. ポリケタイドとポリケタイド合成酵素
3. コンビナトリアル生合成
4. フラボノイド
5. 天然型フラボノイドの微生物生産
5.1 flavanone生産系の確立およびその改良
5.2 CHIの導入
5.3 acetyl-CoA carboxylase(ACC)の導入
5.4 培養条件の最適化
5.5 Flavone,flavonolの生産
6. 非天然型植物ポリケタイドの微生物生産
6.1 非天然型フラボノイド,スチルベンの生産
6.2 マルチプラスミド法とprecursor-directed biosynthesis法
6.3 非天然型植物ポリケタイド生産系の構築
6.4 非天然型植物ポリケタイドの生産
7. イソフラボンの生産
8. 今後の展開
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放線菌代謝産物の網羅的解析と取得
Systematic Analysis and Exploitation of Actinomycete Metabolites
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植木雅志((独)理化学研究所 長田抗生物質研究室 先任研究員)
鈴木龍一郎((独)理化学研究所 長田抗生物質研究室 協力研究員)
長田裕之((独)理化学研究所 長田抗生物質研究室 主任研究員)
土壌などから分離されるStreptomyces属をはじめとする数多くの放線菌は,我々の想像以上に多様な代謝産物の生産能を有することが,近年のゲノム解析や網羅的代謝産物解析などで明らかとなった。放線菌が持つそれら未知の能力を利用する方法が開発されつつあり,これからの天然物探索を大きく変えることになるだろう。
【目次】
1. 放線菌が持つ可能性
2. 放線菌の未利用機能開発
3. Streptomyces sp. SN-593のメタボローム解析と系統的代謝産物取得
4. これからの天然物探索としての放線菌
5. おわりに
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微生物代謝産物を用いたケミカルバイオロジー
Special Gifts from Microorganism for Chemical Biology
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二村友史(慶應義塾大学 大学院理工学研究科 基礎理工学専攻 博士課程)
井本正哉(慶應義塾大学 大学院理工学研究科 基礎理工学専攻 教授)
化学の力を利用して生命現象を理解する「ケミカルバイオロジー」がポストゲノム時代の新しい学問領域として世界を席巻しつつある。読者諸氏がPubMedを開けば,様々な小分子化合物を用いた生命現象解明を目の当たりにするだろう。ケミカルバイオロジーの成功にはその性質上,多様性に富んだ化合物群が不可欠である。その化合物源として,今再び微生物代謝産物への回帰が叫ばれている。
【目次】
1. はじめに
2. 微生物代謝産物の歴史
3. ケミカルバイオロジーの躍進と微生物代謝産物の復権
4. 微生物代謝産物を用いたケミカルバイオロジー研究
4.1 FK506
4.2 Fumagillin
4.3 Leptomycin B
4.4 Geldanamycin
4.5 Pironetin
4.6 Apratoxin A
5. ケミカルバイオロジー研究における微生物代謝産物の未来
6. おわりに
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微生物代謝産物をもとにしたコンビナトリアルケミストリー合成と創薬への展開
Application to Combinatorial Synthesis of Fungal Beauveriolides for Drug Development
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大城太一(北里大学 薬学部 微生物薬品製造学教室 特任助教)
土井隆行(東京工業大学 大学院理工学研究科 准教授)
供田洋(北里大学 薬学部 微生物薬品製造学教室 教授)
天然由来の化合物は医薬品のリードとして重要な位置を占めている。このような天然由来化合物とコンビナトリアルケミストリー合成の手法との組み合わせは,医薬品開拓のより強力な戦略と考えられる。本稿では,新しい動脈硬化予防治療薬のリードとして注目されている真菌由来のbeauveriolideの場合を例に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. マクロファージ脂肪滴形成評価系の構築
3. Beauveriolide類の発見
4. マクロファージ脂肪滴阻害活性とその作用メカニズム
5. BeauveriolideIIIの抗動脈硬化作用
6. コンビナトリアルケミストリー合成への展開
7. おわりに
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微生物代謝産物由来の小分子ライブラリーの利用技術―スクリーニングとケミカルバイオロジー研究―
Small Molecules Library from Microbial Metabolites:Screening and Chemical Biology
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掛谷秀昭(京都大学 大学院薬学研究科 医薬創成情報科学専攻 システムケモセラピー・制御分子学分野 教授;(独)理化学研究所 客員研究員)
齊藤安貴子((独)理化学研究所 中央研究所 長田抗生物質研究室 基礎科学特別研究員)
長田裕之((独)理化学研究所 中央研究所 長田抗生物質研究室 主任研究員)
特異な構造・生物活性を有する微生物代謝産物由来の小分子は,新しい化学・生物学を生み出し,創薬に直結する可能性が高い。そのような小分子を開拓するためのスクリーニング,およびそのような小分子を利用したケミカルバイオロジー研究は,“微生物の復権”には不可欠である。本稿では,スクリーニング技術の動向とケミカルバイオロジー研究を筆者らの研究を中心に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. スクリーニング技術の動向
3. 小分子マイクロアレイ
3.1 官能基依存的固定化法
3.2 官能基非依存的固定化法
3.3 非固定化法
4. アポトーシス誘導剤ETB(epolactaene tert-butyl ester)に関するケミカルバイオロジー研究
5. おわりに
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海外企業における天然物創薬研究の動向と知財
Trend of Natural Product Research in Major Pharmaceutical Companies
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永井浩二(アステラス製薬(株) 醗酵研究所 微生物資源研究室 室長)
稲村典昭(アステラス製薬(株) 醗酵研究所 所長)
微生物産物などの天然物は人知を超えた構造と活性を持つものが多く,医薬品リード創出の重要なソースである。しかし,これまでの大規模な探索活動によって新規化合物の発見が困難になってきている状況もあり,製薬企業の天然物創薬への取り組みは二極化している。本稿では,特に海外企業における天然物創薬の歴史と現状について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 微生物からの創薬研究の歴史と現状
3. 海外メガファーマの動向
3.1 天然物創薬研究の変遷
3.2 現在の天然物創薬戦略
3.2.1 メガファーマの撤退とバイオベンチャーの出現
3.2.2 天然物創薬への期待
4. 遺伝資源アクセスと知的財産
5. おわりに
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【座談会】
微生物の復権:小分子の宝庫―日本がリードする微生物利用研究の最新動向―
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〈出席者〉(50音順)
稲村典昭(アステラス製薬(株))
長田裕之((独)理化学研究所)
堀之内末治(東京大学)
・微生物利用の現状
・微生物代謝産物の生合成
・化合物ライブラリー
・眠っている遺伝子を目覚めさせる
・バイオコンバージョン
・微生物代謝産物の将来性
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BIO R&D
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カビ毒を自ら解毒する遺伝子組換え作物
Genetically Engineered Maize Detoxifying Fusarium Mycotoxins
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安藤直子((独)理化学研究所 中央研究所(DRI) 微生物代謝制御研究ユニット)
井川智子((独)理化学研究所 植物科学研究センター(PSC1) レメディエーション研究チーム)
木村真((独)理化学研究所 中央研究所(DRI) 微生物代謝制御研究ユニット)
組換え作物の栽培や作物への農薬散布に対し,世間では根強い懸念がある。しかし,病原菌の防除を行わないことで生じる作物のカビ毒汚染のリスクには関心が低いようである。赤かび病は穀類に収穫減少と毒素混入の二重の脅威をもたらすが,筆者らは赤かび病菌の代表的なカビ毒ゼアラレノンを解毒する酵素遺伝子を単離した。本稿では,カビ毒を自ら解毒するトウモロコシの有用性の実証,およびそこに至るまでの研究経緯について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ゼアラレノンを解毒する分解酵素
3. 組換え出芽酵母によるゼアラレノンの解毒
4. 遺伝子組換え作物によるゼアラレノンの解毒
4.1 モデルとしての遺伝子組換えイネ
4.2 遺伝子組換えトウモロコシの作成
4.3 組換えトウモロコシのゼアラレノン解毒活性
5. 今後の展望
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BIO BUSINESS
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キチン・キトサンの市場動向
Market of Chitin and Chitosan
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【目次】
1. 概要
2. 利用分野
2.1 医療分野
2.2 化粧品分野
2.3 繊維分野
2.4 食品分野
2.5 農業分野
2.6 水処理分野
3. 市場規模
4. 企業動向
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