Streptomyces lincolnensisにおけるリンコマイシン生合成のtRNA修飾に基づく制御戦略

科学分野:

• 微生物バイオテクノロジー
• 分子生物学
• 合成生物学

背景:

• 重要なリンコマイシン、リンコサミド系抗生物質は、必須の調節タンパク質におけるまれなUUAコドンによる産生限界に直面している。
• 二次代謝産物の効率的な生合成は、しばしばそれらの調節遺伝子におけるまれなコドンの存在によって妨げられる。

研究 の 目的:

• リンコマイシン産生を増強するための普遍的な代謝最適化戦略を開発すること。
• まれなコドンの認識を改善するためにtRNA修飾を工学的に改変すること。

主な方法:

• UUAコドンを認識するtRNA遺伝子（bldA）とその修飾酵素遺伝子（miaA）の共過剰発現。
• miaA発現を制御するための相依存性プロモーター（PlmbU）の利用。
• tRNA修飾が調節タンパク質LmbUおよびAdpAの翻訳に及ぼす影響の調査。

主要な成果:

• bldAとmiaAの共過剰発現は、リンコマイシン産生を有意に増加させた。
• miaAをPlmbU下で発現させると、抗生物質収量がさらに向上した。
• この戦略は、UUAコドン認識効率を改善し、LmbUおよびAdpAの翻訳を改善した。

結論:

• tRNA修飾工学は、二次代謝産物産生におけるまれなコドン誘発性ボトルネックを克服するための新しいアプローチを提供する。
• この戦略は、Streptomycesおよび関連種における他のまれなコドン依存性代謝産物に適用可能である可能性がある。
• tRNA修飾の精密制御は、微生物代謝工学の合理的な基礎を提供する。