Perfilado de sección

    • Siderophoreは、第二鉄イオンに親和性を持ち、鉄の取り込みや輸送を担うバクテリアの産物です。鉄は,ほぼすべての生物にとって必須元素であり,様々な酵素の補酵素として機能しています。しかし、海洋環境における第二鉄イオンの生物学的利用能は低く、そのため生物生産における制限因子となっています。Siderophoreは、鉄欠乏環境におけるionophoreとしての役割に加え、細菌のケミカルコミュニケーションにおいても重要な役割を担っています。海洋環境では、一部の細菌が他の菌株が生産するSiderophoreを獲得し、自身の増殖に利用する「siderophore piracy」と呼ばれる現象が見られます。鉄をめぐる激しい競争の中で、細菌はsiderophoreの生合成や利用方法を進化させ、siderophore piracyを克服したり、特定の菌株間のケミカルコミュニケーションにsiderophoreを利用できるようになったと推測されています。

      また、siderophoreは生合成の研究においてモデル化合物としての役割を担っています。例えば、大腸菌のエンテロバクチンやコレラ菌のビブリオバクチンの研究は、非リボソームペプチド合成酵素(NRPS)の理解に寄与しています。近年、?-hydroxy-?-succinyl cadaverine (HSC, 6) を一般成分として含む bisucaberin  (2) やdesferrioxamine (3-5) などのsiderophoreの生合成酵素(HSC系siderophore)が、新しいクラスのアミド結合形成酵素として記載されています。HSC系siderophoreは、大環状または非環状のHSCオリゴマーに何らかの修飾を施した、あるいは施さない一連の化合物です(図1)。現在までに、様々な細菌や海洋メタゲノムから、いくつかのHSC系siderophoreの生合成遺伝子がクローニングされています。また、大腸菌を宿主としてクローニングした遺伝子群を発現させることにより、bisucaberin(2)を異種生産することが報告されています。しかし、オリゴマー化反応や大環状化反応の制御機構はまだ解明されていません。

    • Molecules 18 03917 g001


    • 図1. 大環状および非環状のN-hydroxy-N-succinyl cadaverine(HSC)系siderophoreとその共通モノマーHSC


    • 最近、我々は直鎖状HSC系siderophoreである bisucaberin Bを生産する細菌Tenacibaculum mesophilumを単離しました(1) 。化合物1は、Azospirillum irakenseを介したdesferrioxamine Bの分解産物として同定されましたが(4)、この分子の詳細な特性は報告されていませんでした。今回、我々は1が本菌由来の単一のsiderophore生成物であることを見出しました。興味深いことに、既知のHSC系siderophoreは、ほとんどが大環状か、ヒドロキシルアミノ末端にアセチルなどのモノカルボン酸がキャップされて大環状化が妨げられた直鎖状であり、遊離カルボン酸を有する直鎖状の1の単独生産は異例でした。本稿では、本菌の分離、化合物1の分析・精製・構造解明、生合成とケミカルエコロジーの観点からの考察を報告します。