佐藤文彦 生命科学研究科教授と南博道 石川県立大学准教授、中川明 同博士研究員らのグループにより、これまでに大腸菌を用いて再構築してきた植物の有用物質生合成系に、さらに代謝工学的な改変を加えることにより重要な医薬品であるモルフィナンアルカロイドの一つテバインを簡単な素材であるグルコース等から生産する方法が確立されました。
本研究成果は、2016年2月5日、日本時間19時発行の「Nature Communications」に掲載されました。
研究者からのコメント
今回の成果は、昨年、合成生物学の大きな成果として狈补迟耻谤别誌の10大ニュースに取り上げられた酵母を用いたテバインの生产性0.0064尘驳／尝を大きく上回り、困难である有用モルフィナンアルカロイドの工业的生产の可能性を大きく高めるものです。また、テバインアルカロイドに限らず、より実用的な医薬品であるハイドロコドンの微生物生产の可能性も示すことに成功しており、合成生物学による医薬品生产の新たな可能性を示しました。
概要
ケシは、さまざまな薬効を示す多様な化合物の一群を产生します。これらの化合物のなかでも、镇痛薬として用いられるモルヒネに代表されるモルフィナンアルカロイドは、アヘン等の麻薬として不正利用されることから、その栽培利用は厳しく管理されています。こうした规制が必要な有用医薬品をより厳密な管理の元で、かつ、効率的に生产することを目指して、微生物によるモルフィナンアルカロイドの生产系の开発を行ってきました。
今回、そのモルフィナンアルカロイド生合成の出発物质である R -体のレチクリンを生产させるように微生物（大肠菌）プラットホームを改変するとともに、 R -レチクリンからテバインを合成するケシの生合成酵素遗伝子を组み込んだ微生物プラットホームを确立し、これらのプラットホームをこれまでに作成したアルカロイド生产プラットホームと组み合わせることにより、特别の基质の添加を必要とせず、モルフィナンアルカロイドであるテバインを生产する微生物発酵生产システムを确立しました。また、麻薬の不正な発酵生产リスクへの対応については我々が开発した微生物プラットホームでは、异なる菌株を组み合わせることが必要であり、より高度の発酵生产技术が必要となるため、酵母で悬念されているような合成生物学の不正利用のリスクは极めて低いと考えています。
大肠菌を用いたモルフィナンアルカロイド生产プラットホームの概念図
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
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Akira Nakagawa, Eitaro Matsumura, Takashi Koyanagi, Takane Katayama, Noriaki Kawano, Kayo Yoshimatsu, Kenji Yamamoto, Hidehiko Kumagai, Fumihiko Sato & Hiromichi Minami
"Total biosynthesis of opiates by stepwise fermentation using engineered Escherichia coli"
Nature Communications 7, Article number: 10390 Published 05 February 2016
