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海綿由来メタゲノムライブラリを用いた有用活性物質、生合成遺伝子の単離・探索

Research Project

Project/Area Number 13J10253
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Living organism molecular science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

竹重 勇哉  東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsメタゲノム / 難培養性微生物 / スクリーニング
Outline of Annual Research Achievements

本研究では海洋動物である海綿中に生息する微生物、とりわけ培養困難な微生物を標的として研究を開始した。昨年度までの研究で、海綿Discodermia calyxを用いてメタゲノムライブラリを構築し、Bacillus cereusに対する抗菌活性を指標とするスクリーニングを行った。結果、抗菌活性を示すクローン1種を見出し、その成分を2,2-di(3-indolyl)-3-indoloneと決定した。得られたクローンに対して、次世代シークエンサーによって挿入遺伝子の配列を解析し、その配列相同性検索を行った所、31個の推定ORFを含む事が明らかとなった。更に、サブクローニングを行った所、化合物生産に必要な遺伝子の同定に成功した。
最終年度となる本年は先述した遺伝子のin vitroでの発現確認及びその活性の確認を続けて試みた。共生微生物由来のタンパク質はその発現を行う事が困難であったが、メタノール資化性酵母であるPichia pastorisを用いる事で、これを達成した。そこで、発現させたタンパク質に対して種々のインドール系化合物を添加し、その酵素反応を試みたが、現時点では抗菌化合物の生産には至っていない。真の基質、また最適な酵素反応条件を更に探索する事で、正確な酵素反応が達成されると考えている。
また一方で、構築したメタゲノムライブラリがどの程度他のスクリーニング系へと適応可能かを精査する為、種々の試験系を本海綿メタゲノムライブラリへと適応した。結果として、抗酸化活性試験、鉄キレート活性試験、色素産生試験、カテコール分解試験の4種に関して更に適応を試み、全ての活性試験に対して陽性を示すクローンを発見した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Production of indole antibiotics induced by exogenous gene derived from sponge metagenome2015

    • Author(s)
      Y. Takeshige, Y. Egami, T. Wakimoto, I. Abe
    • Journal Title

      Mol. BioSyst.

      Volume: 11 Issue: 5 Pages: 1290-1294

    • DOI

      10.1039/c5mb00131e

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Indole-porphyrin hybrids produced by metagenomics2013

    • Author(s)
      Yang, X. -L., Wakimoto, T., Takeshige, Y., He, R., Egami, Y., Abe, I.
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 23 Issue: 13 Pages: 2810-2813

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2013.04.076

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Petrosia属海綿より単離した新規ポリアセチレン化合物の構造2015

    • Author(s)
      竹重勇哉、脇本敏幸、阿部郁朗
    • Organizer
      日本生薬学会
    • Place of Presentation
      岐阜県、長良川国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 海綿由来機能発現遺伝子の探索2015

    • Author(s)
      竹重勇哉、江上蓉子、脇本敏幸、阿部郁朗
    • Organizer
      日本薬学会第135回年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] A Metagenomic Approach for Bioactive Marine Natural Products2014

    • Author(s)
      Yuya Takeshige, Yoko Egami, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe
    • Organizer
      China-Japan-Korea joint International Symposium
    • Place of Presentation
      中国、瀋陽
    • Year and Date
      2014-10-31 – 2014-11-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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