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Investigation on molecular basis of toxin-antitoxin systems and its application for genetic engineering and control of cellular responses

Research Project

Project/Area Number 15K14241
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Yokota Akiko  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (20415764)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) NODA Naohiro  産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, グループリーダー (70415727)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
KeywordsToxin-Antitoxinシステム / 配列特異的認識機構 / タンパク質-核酸相互作用 / RNAシーケンス / 蛋白質-核酸相互作用 / 特異的認識配列 / バイオテクノロジー / 抗生物質 / 核酸 / 酵素 / 分子認識
Outline of Final Research Achievements

Toxin-antitoxin (TA) systems are prevailing in prokaryotes and considered to play an important role in programmed cell death and stress response of cells. We have focused on a sequence-specific endoribonuclease of MazF and its cognate antitoxin of MazE, which pair is a one of the TA systems. We have obtained and investigated various MazEFs from pathogenic microbes, hardly culturable microorganisms, and extremophiles, and attained identifying target RNA sequences of those MazFs through massively parallel sequencing. Based on the information acquired by these experimental data, we attempt to elucidate the molecular recognition mechanism and physiology of TA systems, and then to apply the obtained MazFs and laboratory findings to genetic engineering and establishment of screening system for extracellular death factors.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

病原性微生物、難培養性微生物、極限環境微生物由来のToxin-Antitoxinシステムの分子認識機能や生理機能に関する研究は、分子生物学や細胞生物学において学術的に非常に興味深いものであり、その成果として得られる知見は、難培養微生物の産業応用や、世界的な喫緊の課題である多剤耐性菌問題の解決などに繋がる可能性を有している。さらに、本研究を通じて取得したToxin-Antitoxinタンパクは、遺伝子工学ツールとして利用することで、バイオテクノロジー分野での貢献も期待できる。

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Characterization of a Deinococcus radiodurans MazF: A UACA-specific RNA endoribonuclease2017

    • Author(s)
      Miyamoto Tatsuki、Ota Yuri、Yokota Akiko、Suyama Tetsushi、Tsuneda Satoshi、Noda Naohiro
    • Journal Title

      MicrobiologyOpen

      Volume: 6 Issue: 5

    • DOI

      10.1002/mbo3.501

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] AAU-Specific RNA Cleavage Mediated by MazF Toxin Endoribonuclease Conserved in Nitrosomonas europaea2016

    • Author(s)
      Tatsuki Miyamoto, Akiko Yokota, Satoshi Tsuneda, Naohiro Noda
    • Journal Title

      Toxins (Basel)

      Volume: 8 Issue: 6 Pages: 174-174

    • DOI

      10.3390/toxins8060174

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Toxin-Antitoxin機構の分子認識機構: RNA干渉酵素の認識切断配列の同定手法の確立2018

    • Author(s)
      野田 尚宏、宮本 龍樹、関口勇地、横田 亜紀子、大田 悠里、常田 聡
    • Organizer
      第91回日本細菌学会総会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] SCREENING DISRUPTORS OF THE TOXIN-ANTITOXIN COMPLEX IN STAPHYLOCOCCUS AUREUS2017

    • Author(s)
      大田 悠里、宮本 龍樹、横田 亜紀子、常田 聡、野田 尚宏
    • Organizer
      The 7th Congress of European Microbiologists (FEMS 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CHARACTERIZATION OF A SEQUENCE-SPECIFIC CUTTER CONSERVED IN THE NITROSOMONAS EUROPAEA CHROMOSOME2017

    • Author(s)
      宮本 龍樹、横田 亜紀子、大田 悠里、常田聡、野田 尚宏
    • Organizer
      The 7th Congress of European Microbiologists (FEMS 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of a chromosomal toxin-antitoxin module conserved in Nitrosomonas europaea2017

    • Author(s)
      宮本 龍樹、横田 亜紀子、大田 悠里、常田聡、野田 尚宏
    • Organizer
      How Dead is Dead Conference V
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 硝化細菌におけるストレス応答機構の解明: Toxin-antitoxin機構はなぜ必要なのか?2017

    • Author(s)
      宮本 龍樹、横田 亜紀子、大田 悠里、常田聡、野田 尚宏
    • Organizer
      第二回環境微生物系学会合同大会2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 病原性微生物に対する新規抗菌分子の探索2016

    • Author(s)
      大田 悠里、宮本 龍樹、横田 亜紀子、常田 聡、野田 尚宏
    • Organizer
      第10回 細菌学若手コロッセウム
    • Place of Presentation
      草津セミナーハウス(群馬県 吾妻郡)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Toxin-antitoxin分子認識機構:病原菌由来RNAインターフェレンスの特異的認識配列の同定2016

    • Author(s)
      横田 亜紀子、宮本 龍樹、大田 悠里、常田 聡、野田 尚宏
    • Organizer
      第68回 日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場、ANAクラウンプラザホテル富山(富山県 富山市)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 病原性微生物を対象としたプログラム細胞死誘導物質の探索2016

    • Author(s)
      大田 悠里、宮本 龍樹、横田 亜紀子、常田 聡、野田 尚宏
    • Organizer
      第68回 日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場、ANAクラウンプラザホテル富山(富山県 富山市)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ファージディスプレイ法によるプログラム細胞死誘導物質の探索2015

    • Author(s)
      大田 悠里、宮本 龍樹、横田 亜紀子、佐々木 章、常田 聡、野田 尚宏
    • Organizer
      第30回日本微生物生態学会大会
    • Place of Presentation
      土浦亀城プラザ(茨城県土浦市)
    • Year and Date
      2015-10-18
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] エンドリボヌクレアーゼ、およびその阻害物質2018

    • Inventor(s)
      宮本龍樹,横田亜紀子,大田悠里,野田尚宏,常田聡
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-061354
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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