Feb. 2018

〈総THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

71―1

1（ 1 ）説〉
創薬を志向した微生物の生合成工学
大利徹

北海道大学大学院工学研究院応用化学部門応用生物化学研究室（2017 年 11 月 7 日受付）
アミノ酸発酵に代表されるように，日本では微生物が持つ代謝活性を物造りに有効活用してきた。古くは望む代謝活性を持つ微生物のスクリーニングが主であったが，近年はメタゲノムも含めゲノム情報からのアプローチが可能となった。筆者は本手法を用い，一次代謝ではメナキノンやペプチドグリカンの新規生合成経路を発見
し，二次代謝では放線菌や糸状菌が生産する生理活性物質の詳細な生合成機構の解明を行ってきた。さらに前者では新規経路特異的阻害剤の探索による抗ピロリ菌剤への展開，後者では半合成に適した生合成中間体蓄積株の育種と応用へも発展させてきた。本総説では，これらの詳細について紹介する。

1. 序文
筆者は，ゲノム情報が活用できつつあった 20

賞した。これらの詳細は住木・梅澤記念賞受賞講演会記録 1）で紹介したので，本総説ではその後に年ほど前から，放線菌が生産する生理活性物質， 得られた新たな研究成果について紹介したい。
特にイソプレノイド化合物の生合成研究を行って微生物の代謝経路は，主に大腸菌や出芽酵母をきた。当時，放線菌が生産するポリケチド系やペ用いて明らかにされ，生育に必須な化合物を供給

プチド系の化合物の生合成研究が精力的に行われする一次代謝経路の生合成経路は全菌株で同じでていたが，テルペノイド化合物に関しては，ジベあると考えられてきた。しかし個々の菌株のゲノ

レリンや天然ゴムなどに代表される植物が生産す

ム配列が明らかになるにつれ，一次代謝経路でる化合物の研究が中心であった。筆者は報告例があっても多様性があることが分かってきた。例え少ないものの多くの二次代謝産物を生産する放線

ばイソプレノイド化合物の出発原料であるイソペ菌からもイソプレノイド化合物が単離されていたンテニル 2 リン酸の生合成経路は主に出芽酵母をことに着目し，原核生物である放線菌が生産する用いて明らかにされ，メバロン酸経路として知ら

イソプレノイド化合物の生合成研究を他に先駆けれていたが，大腸菌では 2-C-Methyl-D-erythritol-て行ってきた。これら一連の研究により，2004 年

4-phosphate（MEP）経路を用いることが明らかにに「放線菌が生産するイソプレノイド抗生物質のされた 2,3）。筆者は当時 MEP 経路の解明を精力的

生合成研究」のタイトルで住木・梅澤記念賞を受に行っていた東京大学の葛山・瀬戸先生と共同研2（ 2 ）THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

究する機会を得たことを契機に，微生物が持つ多71―1Feb. 2018

菌で同定された生合成遺伝子 menF, menD, menC

様な一次・二次代謝経路に興味を持ち，その後の （図 1）を全く持たないことに気づいた。他方ナフ研究を展開してきた。具体的には一次代謝ではメトキノン骨格にプレニル側鎖とメチル基を付ける

ナキノンとペプチドグリカンの生合成に関与する

menA と menE 遺伝子は存在したことから，MK の新規生合成酵素・経路を発見し，二次代謝では放ナフトキノン骨格のみが既知経路とは異なる経路

線菌や糸状菌が生産する生理活性物質の詳細な生で生合成されると考えられた。さらに MK を作る

合成機構の解明を行ってきた。さらに新規経路特ことが知られており，かつゲノム解析が終了して異的阻害剤の探索による抗生剤開発への展開や実いた微生物のうち，胃潰瘍・胃がんの原因菌とし用医薬品開発のための半合成に適した生合成中間て知られている Helicobacter 属細菌，食中毒原因

体蓄積株の育種など応用へも発展させてきた。以菌として知られている Campylobacter 属細菌，高下，これらの詳細について紹介したい。

度好熱菌である Thermus 属細菌でも menF，menD，

menC 遺伝子を見いだせなかったことから，これ2-1. メナキノン新規生合成経路

ら微生物でも MK のナフトキノン骨格は全く新規

メナキノン（Menaquinone；MK）は，微生物の呼吸の際の電子伝達系成分として生育に必須でな経路により生合成されると考えられたことか
ら，その解明を試みた。

ある。MK の生合成は 1970–80 年代に主に大腸菌

詳細は紙面の都合で省略するが，最初に 13C でを用いて研究され，コリスミ酸からスクシニル

ラベルされたグルコースを用いたトレーサー実験

安息香酸を経る経路が明らかにされた（図 1） 。 を行い，S. coelicolor では MK が大腸菌とは異なる
4）

しかし筆者はゲノム解析が終了していた放線菌

ラベルパターンを示すことを確認した 5）。次に，Streptomyces coelicolor と Streptomyces avermitilis

本新規経路に関与する遺伝子をゲノム情報を活用

は，呼吸の際 MK を使うにもかかわらず，大腸して推定した。ゲノム解析が終了していた微生物

図 1. 大腸菌を用いて明らかにされたメナキノン既知生合成経路

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3（ 3 ）

71―1の中から，既知 MK 生合成経路を持つ微生物に存成中間体が蓄積しており，さらに 4 つの遺伝子が在せず，新規経路を持つ微生物にのみ存在する遺関与する生合成上の相対位置も SCO4506（MqnA）

伝子を探索し，最終的に S. coelicolor の SCO4506→ SCO4327 （MqnB）→

SCO4550 （MqnC）→（MqnA），SCO4326（MqnD），SCO4327（MqnB）， SCO4326（MqnD）と決定できた 6）。

SCO4550（MqnC）の 4 遺伝子を新規経路に関与する候補として選抜した 6）。

そこで本手法を用い生合成中間体の精製，構造決定を行った。SCO4327 破壊株を MK 存在下で大次いでこれら遺伝子の破壊実験を行った。候補

量培養後，溶媒による添加 MK の除去，各種クロ遺伝子を 2 点交差の相同組換えにより抗生物質耐マトグラフィーによる分画，SCO4506 破壊株を性遺伝子に置換した結果，何れの破壊株も培地に

被検菌に用いたバイオアッセイを繰り返すことに

MK を添加した時のみ生育可能であり，4 つの遺伝より蓄積中間体を均一に精製することができた。

子が新規経路に関与することを証明した。またこ

構造解析の結果，本化合物は以前放線菌から単離の事実は MK の生合成は微生物の生育に必須であ報告のある Futalosine（FL）であることが分かっり，さらに破壊株が生育するためには，ヒトが食た（図 2）6）。

事では摂取できない大量の MK（100–200 μg/ml）

SCO4327 破 壊 株 が FL を 蓄 積 し た こ と か ら，を培地に添加する必要があったことから，本新規

SCO4327 酵素は FL を次の中間体に変換すると考経路は抗ピロリ菌剤開発のためのターゲットになえられた。そこで熱安定性に優れている高度好熱

り得ると考えられた 。

細菌である Thermus thermophilus 由来の SCO4327

6）

また，新規経路が一次代謝の何の化合物から分相同酵素の組換え酵素と FL を用いて反応させた

岐して生合成されるかの知見を得るため，変異剤

結果，Dehypoxanthinyl futalosine（DHFL）が生成による MK 生合成欠損株の取得と相補遺伝子の同した（図 2）6）。

定も行った。その結果，幾つかの変異株はコリス

次に SCO4550 の組換え酵素が DHFL を次の中

ミ酸シンターゼ（SCO1496）で相補された。本酵

間体に変換するか検討した。しかし本酵素はラジ素が触媒する反応は不可逆反応であることから， カ ル SAM 酵 素（Radical S-adenosyl-L-methionine
新規経路は既知経路同様コリスミ酸を出発基質と酵素）と総称される酵素に属し，酸素感受性で精するがその後全く別経路を経ると考えられた 。

製が難しく活性を検出できなかった。そこで次の次に生合成中間体の取得・同定を試みた。上述

反応を触媒すると予想された SCO4326 破壊株が蓄した破壊株は MK を外から添加しないと生育でき積する中間体の単離を行い Cyclic DHFL を得た。

6）ない。しかし 4 つの破壊株を MK 存在下で培養し， なお SCO4550 の酵素反応機構は Texas A&M 大学
添加した MK を溶媒で抽出・除去後，残った水溶の T. Begley 教授との共同研究により最近解明に性画分を凍結乾燥し培地に添加後，他の 3 つの破成功した 7）。次いで Cyclic DHFL と SCO4326 組換

壊株の生育が回復するか検討した結果，SCO4506

え酵素を用いて次の中間体の同定を行った結果，破壊株から調製した抽出物を添加した際は，他

1,4-Dihydroxy-6-naphthoate であることが分かっの 3 株の生育は認められなかったが（このことはた（図 2）6）。

SCO4506 が生合成上，最上流の反応に関与するこ次に，FL 生成機構の手掛かりを得るため，新たとを示唆する），残りの 3 つの破壊株の抽出物を加にゲノム解析された菌株の mqn 遺伝子を探索した

えた際，少なくとも他の 1 つの破壊株の生育が認

結果，好熱放線菌である Acidothermus cellulolyticus

められた。従ってこれら破壊株培養液中には生合では遺伝子群が 2 箇所にクラスターを成していた。

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図 2. 今回明らかにしたメナキノン新規生合成経路（Futalosine 経路）

その一方にアデノシンデアミナーゼ（Acel_0264） ジカル SAM 酵素は S-アデノシルメチオニン由来のが含まれていたことから，本酵素の新規経路へのアデノシルラジカルが反応の起点となり，種々の関与を検討した。化学合成したアミノ体のフタロ

ラジカル反応を触媒するのに対し，SCO4494 は生シン（Aminodeoxy futalosine: AFL）と組換えアデ

じたアデノシルラジカルそのものを基質として用

ノシンデアミナーゼを反応させた結果，予想通り

い，SCO4506（MqnA）により生じた芳香環化しFL が生成した 。また本菌株が持つ MqnB は，AFL

たコリスミ酸に付加することが分かった（図 2）。

8）に作用せず FL のみに作用した 。したがって放8）

線菌ではコリスミ酸→ AFL → FL → DHFL の順番

2-2. FL 経路阻害剤の探索で生合成されることが分かった。他方，ピロリ菌

今回解明した FL 経路はピロリ菌，食中毒原因の MqnB は AFL にのみ作用したことから，ピロリ菌として知られているカンピロバクター属細菌，

菌ではコリスミ酸→ AFL → DHFL の順番で生合クラミジアなどの病原微生物も有している。上述

成されることが分かり，新規経路の初発反応にはの実験で MK の生合成は微生物の生育に必須で多様性があることが判明した（図 2） 。

あったことから，新規経路の阻害剤は，これら病8）

上述した A. cellulolyticus のクラスター中には， 原菌に対する特異的抗生剤になると期待されるこ
機能不明のラジカル SAM 酵素遺伝子が含まれてとから天然物に探索した。

い た（S. coelicolor の SCO4494 に 相 当；MqnE）。

筆者の研究室ではピロリ菌を扱えないため，2

そこで組換え酵素を用いて検討した結果，SCO4506

種類の納豆菌類縁菌を用いてアッセイを行った。

（MqnA）と SCO4494（MqnE）のみで AFL が生成

Bacillus subtilis と Bacillus halodurans は ゲ ノ ム

することが分かった 9）。興味深いことに，通常ラ解析の結果から最も近縁な微生物と報告されてFeb. 2018

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いるが，MK の生合成経路は異なり，前者は既しかし，Xanthomonas や Xylella 属細菌は上記の知経路，後者は FL 経路を使う。そこで後者の生育両遺伝子を持っていないことから，D-Glu 要求性を特異的に阻害し，かつその阻害が MK の添加で大腸菌と Xanthomonas oryzae（MAFF311018）の回復する化合物を天然物に探索した。その結果， ゲノム DNA を用いたショットガンクローニング

12-Methyltetradecanoic acid10）と Tirandamycin B11）を行った結果，XOO_1319 と XOO_1320 の両遺伝が FL 経路を阻害することが分かった（図 3）。さ子で相補された 14）。前者は機能未知であるが，後らに，他グループによりエイコサペンタエン酸と者 は 上 述 の MurD （UDP-MurNAc-L-Ala に D-Glu

Siamycin I も本経路を阻害すると報告されたを付加する酵素）と相同性を有していた。各々単。

12）

独では D-Glu 要求性を相補せず，その反応機構に

2-3. 微生物のペプチドグリカン生合成に関与する新規グルタミン酸エピメラーゼ

興味が持たれたことから更なる解析を行った。最初に XOO_1319 と XOO_1320 の組換え酵素を調製

微生物ペプチドグリカンの 1 ユニットは，UDP-

し，各々単独で，あるいは共存下で，L-Glu のラセ

N-Acetylmuramic acid（UDP-MurNAc）にペプチミ化活性が検出できるか検討したが，何れにおいドが結合した中間体からなり，6 つの酵素によりても活性は検出できなかった。そこで，MurD に

UDP-N-Acetylglucosamine （UDP-GlcNAc）か ら

相同性を示した XOO_1320 が，予想される反応で生合成される。最初に MurA と MurB により UDP-

ある UDP-MurNAc-L-Ala への D-Glu の付加反応を

GlcNAc から UDP-MurNAc が生成し，次いで MurC

触媒するか検討した結果，コントロールとしてから MurF の 4 つのアミド結合形成酵素により，順用いた大腸菌の組換え MurD は高い活性を示した，D-グルタミン酸（D-Glu），メ
次 L-アラニン（L-Ala）のに対し，XOO_1320 では微弱な活性しか検出で，D-Ala-Dソ-ジアミノピメリン酸（または L-リジン）

きなかった。そこで，上述の相補実験で 2 つのAla が付加される 13）。この際に用いられる D-Glu

遺伝子が必須であった事実から，XOO_1319 とは，グルタミン酸ラセマーゼと D-アミノ酸アミノ

XOO_1320 の両組換え酵素と UDP-MurNAc-L-Ala

トランスフェラーゼにより生合成される。

と L-Glu を基質に用いて反応を行った結果，効率よく UDP-MurNAc-L-Ala-D-Glu が生成した。詳細

図 3. Futalosine 経路阻害剤の構造に解析した結果，XOO_1320 が UDP-MurNAc-L-

Ala に D-Glu で は な く L-Glu を 付 加 し MurNAc-LAla-L-Glu が生成した後，XOO_1319 が生成物末
端 の L-Glu を D-Glu に 異 性 化 し て い る こ と が 分かった（図 4）14）。以上の結果から，XOO_1320 は
L-Glu を 基 質 に 用 い る 初 め て の MurD で あ り，

XOO_1319 は新規な L-Glu エピメラーゼであることが判明した。しかし反応機構の詳細については未解明であることから，現在，結晶構造解析を試みている。なお XOO_1319 の相同遺伝子は，γ- プ
ロテオバクテリアに属する Stenotrophomonas 属，

Dyella 属， Frateuria 属， Rhodanobacter 属，Wenzhouxiangella 属， Pseudoxanthomonas 属，6（ 6 ）THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

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図 4. 新規ペプチドグリカン生合成機構

Lysobacter 属 細 菌 や，稀 少 放 線 菌 で あ るを示す化合物は，XOO_1319 あるいは XOO_1320

Micromonospora 属，Actinoplanes 属，Verrucosisporaの阻害剤と考えられる。現在，本系を用いて，放属， Salinispora 属，Dactylosporangium, Longispora,

線菌やカビの培養液に候補化合物を探索している。

Solirubrobacter 属，Catenuloplanes 属細菌などに存在した。
今回見出した生合成機構は，イネ白葉枯病菌（X. oryzae）に加え，果樹の病原菌である Xylella

2-4. 生合成工学による半合成に有利な中間代謝物生産
糸状菌が生産するジテルペン配糖体であるコチ属細菌，病院内で日和見感染し，重篤な免疫不全， レニン（図 5）は，抗がん剤として極めて有望で肺炎などを引き起こす Stenotrophomonas 属細菌あったが，その産生菌体が継代培養の過程で絶えが利用している。そこで XOO_1319 と XOO_1320

供給不可能となった。そこで，コチレニンの構造の特異的阻害剤は，これら病原菌の特異的農薬・類似体である Fusicoccin（FC）を用いて構造活性抗生剤になると考えられる。具体的なスクリーニ

相関試験が行われた結果，FC の 12 位の水酸基をング方法としては，Glu ラセマーゼ欠損に起因す除去した化合物がコチレニン様活性を有することる D-Glu 要 求 性 WM335 株 を ペ ー パ ー デ ィ ス ク

がわかった。そこで筆者は糸状菌である FC 産生

アッセイの被検菌に用いて可能である。①培地に菌 Phomopsis amygdali 染色体上の 12 位水酸化酵

D-Glu を添加し WM335 株を植菌した軟寒天重層素遺伝子を同定し破壊することによる半合成に有培地と，② XOO_1319 と XOO_1320 を発現させ用な中間体蓄積株の育種を行った 15〜20）。

た WM335 株を植菌した軟寒天重層培地の 2 種類

最初に，既に同定されていた FC の基本骨格でを用いる。ペプチドグリカンの生合成では，前者あるフシコッカジエンを生成するゲラニルゲラニ①は添加 D-Glu を利用するのに対し，後者②ではル 2 リン酸（GGDP）環化酵素遺伝子（ORF1）の近XOO_1319 と XOO_1320 が供給する。したがって， 傍に関連遺伝子が存在するか検討した結果，ジオ
前者①には抗菌活性を示さず，後者②のみに活性，Cytochrome P450（ORF3：
キシゲナーゼ（ORF2）

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図 5. Fusicoccin（FC）生合成経路と生合成遺伝子クラスター

P450），還元酵素（ORF4）の合計 4 つからなるクあるいは P450 遺伝子と P450 レダクターゼ遺伝子

15）。しかし他の生
ラスター 1 を同定できた（図 5）を出芽酵母のミクロソームで発現させて酵素源に合成遺伝子は存在しなかったため，FC 生産菌の用いる in vitro アッセイで機能解析を試みた。そのドラフトゲノム解析を行った結果，約 21kb の DNA

結果，P450-2（ORF5）がフシコッカジエンの 8 位

断 片 内 に 4 つ の P450 遺 伝 子（P450-2 （ORF5）， の水酸化を，次いで P450-1（ORF3）が 16 位を水P450-3（ORF7），P450-4（ORF10），P450-5（ORF13））， 酸化することを明らかにした 17,20）。生成した中間糖転移（ORF6），メチル基転移（ORF8），アセチ

体はジオキシゲナーゼ（ORF2）によりアルデヒド

ル基転移 2 つ（ORF9 と ORF12），プレニル基転移体へ変換され，次いで還元酵素（ORF4）により遺伝子（ORF11）の合計 9 個の遺伝子からなる生

再還元された（一連の反応で 2, 3 位の二重結合が20）。
合成遺伝子クラスター 2 を同定できた（図 5）18）1, 2 位へ移動する）。さらに生成中間体は P450-3

見出した 5 つの P450 遺伝子の何れかが 12 位の （ORF7）により 9 位が水酸化された（図 5）20）。し水酸化に関与すると推定されたため機能解析を試たがって残る P450-4（ORF10）あるいは P450-5みた。当初，組換え酵素の調製を試みたが，糸状 （ORF13）の何れかが 12 位の水酸化を触媒すると菌の P450 は膜酵素であり発現不可能であった。 考えられたことから，相同組換えによる遺伝子破そこで FC の基本骨格を生成する GGDP 環化酵素壊を行った結果，P450-5（ORF13）破壊株は FC J

遺伝子（ORF1），P450 遺伝子および P450 レダクを蓄積し，P450-4（ORF10）破壊株は 12 位が水酸

ターゼ遺伝子を出芽酵母のミクロソームで共発現化されない FC H を蓄積した。FC H の生産性は親させ，生成する代謝産物の構造を解析する方法， 株の FC A より高く，他の FC 関連化合物の副生も

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ほとんど見られなかった（95% 以上）。FC H から質を活性化する NRPS の A- ドメインによって規はコチレニンと同等以上の活性を有する誘導体が定される。その他の例としてはアミノ酸を ATP で比較的容易に合成できることから当初の目標を達リン酸化により活性化した後，もう 1 つのアミノ。

酸のアミノ基との間でアミド結合を形成するアミ

成することができた

20）

ノ酸リガーゼやアミノアシル t-RNA を利用する

2-5. ペプチドを求核剤とする新規アミド結合形
成酵素の発見と応用反応も知られている 22）。
放線菌が生産するペプチド抗結核剤 Pheganomycin（3,5天然に見出されるペプチド化合物の生合成機構 （PM）は，非タンパク性のアミノ酸（S）-2の代表例は，リボソームが関与する機構である。 Dihydroxy-4-hydroxymethyl） phenyl-2-guanidino
この場合，ペプチドに取り込まれるアミノ酸の種

acetic acid（DHGA）に，タンパク性のアミノ酸か類と順番はコドンに従う。リボソームが関与しならなる NVKDR または NVKDGPT ペプチドが結いペプチドの生合成として，非リボソームペプチド合した 2 種類が知られている（図 6A）23）。PM は非合成酵素の英語名 Non-ribosomal peptide synthetase

タンパク性のアミノ酸を持つことから NRPS によの頭文字を取って NRPS と総称される機構によるり生合成されると推定されたが，NRPS の A- ドメ

21）。NRPS では非タンパク

インによる基質アミノ酸の認識は厳密であり，ど性のアミノ酸も基質として利用できるのが特徴でのように 2 種類の配列および長さからなるペプチ

あり，取り込まれるアミノ酸の種類は，アデノシドが生合成されるのか興味が持たれたので詳細に

ン三リン酸（ATP）を用いてアデニル化により基検討した 24）。

生合成も知られている

図 6. Pheganomycin の構造と生合成機構（A），Pheganomycin 生合成遺伝子クラスター（B），
Resorcinomycin の構造（C）

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PM に含まれる DHGA の基本骨格はバンコマイ
シンにも含まれ，既に生合成遺伝子も同定されて

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9（ 9 ）

チド部分をスペルミジンに置換しても活性を保持することがわかった 27）。

いたことから，その相同配列を PM 生産菌のゲノム配列に探索した結果，PM 生合成遺伝子クラス

謝辞

ターを見出した（図 6B）。しかし PM のペプチド

本研究は筆者が富山県立大学と北海道大学にお基本骨格を生合成するのに必要な最大で 8 つのいて，多くの学生諸子，ポスドク，教員の助力とA-ドメインからなる NRPS 遺伝子を近傍に見いだ

科研費や民間財団の研究助成金により得られた成せなかった。そこでクラスターにペプチダーゼ遺果であり，この場を借りて深謝したい。

伝子が存在したことから，タンパク性のアミノ酸からなるペプチドがリボソームにより生合成され利益相反自己申告

る可能性を考え配列を精査した結果，両方の配列

申告すべきものなし。

を含む 38 アミノ酸をコードする遺伝子を見出した（図 6B）。本遺伝子を破壊した結果，PM の生産が

［この総説は 2004 年度住木・梅澤記念賞受賞者

消失したことから，2 種類のペプチドはリボソー

徹ムにより供給されると結論づけた 24）。

大利

博士が受賞後の研究をまとめたものです。］

次に N- 末の DHGA とペプチド間のアミド結合

引用文献を形成する酵素について検討を行った結果，前駆

1）大利 徹：放線菌が生産するイソプレノイド
抗生物質の生合成研究。Jpn J Antibiot. 2005;
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壊した結果，PM の生産が完全に消失し，さらにPGM1 の組換え酵素を用いて，L-アミジノフェニ
ルグリシンと NVKDR または NVKDGPT ペプチ
ドを Mg2＋と ATP の存在下で反応させた結果，両基質がアミド結合した生成物を得た 24）。これまで
幾つかのアミノ酸リガーゼが報告されているが，

PGM1 はペプチドを求核剤として用いる初めての例である。

PM の構造類縁体 Resorcinomycin（図 6C）は，PM 同様に抗結核剤として単離された化合物であり 25），PM と類似の機構で生合成される 26）。PGM1が幅広い基質特異性を有していたことから，PM誘導体を酵素合成し構造活性相関試験を行った。
その結果，活性発現には，N 末端のフェニルグリ
シン誘導体に少なくとも 1 つのアミノ酸の結合が必須であること，PM の N 末端のフェニルグリシ
ン誘導体の 4 位水酸基，Resorcinomycin の 4 位イ
ソプロピル基が各々必須であること，PM のペプ10（ 10 ）THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

involved in the biosynthesis of futalosine-derived
menaquinone. Biochemistry. 2013; 52: 4592–4.
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THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

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11（ 11 ）Bioengineering of microorganisms aiming for drug development
Tohru Dairi
Graduate School of Engineering, Hokkaido University,
N13 & W8, Kita-ku, Sapporo, Hokkaido 060–8628, Japan
Microorganisms have been used as producers of primary and secondary metabolites as
exemplified by amino acids and antibiotics. For these purposes, microorganisms possessing
desirable abilities have been traditionally screened. However, we are recently able to employ
another approach utilizing（meta）genome databases. By comparative genomics, we revealed
alternative pathways for menaquinone and peptidoglycan biosynthesis and developed newscreening strategies for antibiotics specifically acting on pathogens possessing these newpathways. We have also been mining biosynthetic genes of secondary metabolites andcharacterized them in detail. In this review, I brieﬂy summarize these results.