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Bt毒素の進化を模倣した、殺虫タンパク質の人為的改変

Research Project

Project/Area Number 17J01066
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Plant protection science
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

阿出川 さとみ  東京農工大学, 大学院生物システム応用科学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsBacillus thuringiensis / Bt毒素 / ABC transporter / タンパク質工学 / Cry毒素 / ABCトランスポーター / 受容体探索
Outline of Annual Research Achievements

1.Bt毒素新規受容体探索系の改良:Cry1Aaの受容体カドヘリン様タンパク質を初めて、また高いLC-MS/MSスコアで検出できた。これは今までで一番Cry1Aa毒素に結合する膜タンパク質を高濃度に濃縮できたことを意味していたが、それでもABC transporter C2 (ABCC2) は検出できなかった。ABCC2がカイコガ中腸においてカドヘリン様タンパク質よりさらに10倍低い発現量を示すためだと考えられ、より高濃度にABCC2を濃縮する手法が必要だと分かった。
2.Bt毒素の潜在的なABC transporter利用能力:カイコガ中腸に発現する55種類のABC transporter のうち、6種類のABC transporterとカイコガを殺せる5種類のBt毒素を題材に、Bt毒素が受容体として利用できるABC transporterがどれほどあるかを解析した。その結果、1種類のBt毒素がその強弱はありながらも複数のABC transporterを受容体として利用できることが示された。
3.ABCC2との結合に重要なBt毒素上のアミノ酸残基の解析:カイコガのABCC2 (BmABCC2) に対する結合親和性が低いCry1DaとCry9Daにおいて、ドメインIIのループ2の根元の領域ごとBmABCC2を受容体として利用できるCry1Aaのものにすげ替えたところ、BmABCC2に対する結合親和性が向上した。これは異なる毒素の種類を超えて、この領域がABCC2との結合に重要であることを意味しており、Bt毒素の人為的改変のための変異導入部位が明確となった。
4.タンパク質工学の実施:前年度からさらに改良を重ねた実験条件で、Cry1Aa毒素の変異体ファージライブラリーを用いてBmABCC2に対してパニング選抜実験を試みたところ、数種類の変異体Cry1Aaが濃縮、すなわち選抜された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] ATP-Binding Cassette Subfamily a Member 2 Is a Functional Receptor for Bacillus thuringiensis Cry2A Toxins in Bombyx mori, But Not for Cry1A, Cry1C, Cry1D, Cry1F, or Cry9A Toxins2020

    • Author(s)
      Li Xiaoyi、Miyamoto Kazuhisa、Takasu Yoko、Wada Sanae、Iizuka Tetsuya、Adegawa Satomi、Sato Ryoichi、Watanabe Kenji
    • Journal Title

      Toxins

      Volume: 12 Issue: 2 Pages: 104-104

    • DOI

      10.3390/toxins12020104

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Function and Role of ATP-Binding Cassette Transporters as Receptors for 3D-Cry Toxins.2018

    • Author(s)
      Sato R, Adegawa S, Li X, Tanaka S, Endo H.
    • Journal Title

      Toxins(Basel )

      Volume: 11 Issue: 2 Pages: 124-124

    • DOI

      10.3390/toxins11020124

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Extracellular loop structures in silkworm ABCC transporters determine their specificities for Bacillus thuringiensis Cry toxins2018

    • Author(s)
      Haruka Endo, Shiho Tanaka, Satomi Adegawa, Fumika Ichino, Hiroko Tabunoki, Shingo Kikuta and Ryoichi Sato
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 293 Issue: 22 Pages: 8569-8577

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.001761

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] The intracellular region of silkworm cadherin-like protein is not necessary to mediate the toxicity of Bacillus thuringiensis Cry1Aa and Cry1Ab toxins2018

    • Author(s)
      Endo Haruka、Adegawa Satomi、Kikuta Shingo、Sato Ryoichi
    • Journal Title

      Insect Biochemistry and Molecular Biology

      Volume: 94 Pages: 36-41

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2018.01.005

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bombyx mori ABC transporter C2 structures responsible for the receptor function of Bacillus thuringiensis Cry1Aa toxin2017

    • Author(s)
      Tanaka Shiho、Endo Haruka、Adegawa Satomi、Iizuka Ami、Imamura Kazuhiro、Kikuta Shingo、Sato Ryoichi
    • Journal Title

      Insect biochemistry and molecular biology

      Volume: 91 Pages: 44-54

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2017.11.002

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cry toxin specificities of insect ABCC transporters closely related to lepidopteran ABCC2 transporters2017

    • Author(s)
      Endo, H., Tanaka, S., Imamura, K., Adegawa, S., Kikuta, S. & Sato, R.
    • Journal Title

      Peptides

      Volume: 印刷中 Pages: 86-92

    • DOI

      10.1016/j.peptides.2017.04.003

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] タンパク質構造から考える、Bacillus thuringiensis Cry毒素とその受容体の関係性2019

    • Author(s)
      阿出川 さとみ
    • Organizer
      昆虫病理研究会若手の会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Receptor analysis of Cry1Ca toxin expressed on Sf9 cells, oral presentation2019

    • Author(s)
      ○Adegawa Satomi & Sato Ryoichi
    • Organizer
      International Congress on Invertebrate Pathology and Microbial Control and the 50th Annual Meeting of the Society for Invertebrate Pathology (SIP)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 受容体ABCトランスポーターへの結合に寄与するCry毒素ドメインIIのループ根元領域2018

    • Author(s)
      〇阿出川さとみ、佐藤令一
    • Organizer
      昆虫病理研究会シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ABC transporterへの結合親和性向上をめざすCry1Aa変異体選抜系の構築2018

    • Author(s)
      〇横手翔太、王永浩、金承元、阿出川さとみ、佐藤令一
    • Organizer
      昆虫病理研究会シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Cry毒素上の受容体ABCトランスポーターC2との結合に重要なアミノ酸残基の解析2018

    • Author(s)
      ○阿出川 さとみ・山口奈緒美・佐藤令一
    • Organizer
      日本蚕糸学会大88回大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] カイコ ABC トランスポーターの細胞外ループ構造は Cry 毒素に対する感受性を決定する2017

    • Author(s)
      ○遠藤悠・田中詩穂・阿出川さとみ・佐藤令一
    • Organizer
      第76回昆虫病理研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] The intracellular region of the Bombyx mori cadherin-like protein is not necessary to mediate cytotoxicity of Cry1A toxins.2017

    • Author(s)
      Endo, H., ○Adegawa, S., & Sato, R.
    • Organizer
      International Congress on Invertebrate Pathology and Microbial Control and the 50th Annual Meeting of the Society for Invertebrate Pathology (SIP)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] tructures of Bombyx mori ABCC transporters responsible for mediating Cry1A toxin intoxication2017

    • Author(s)
      ○Endo, H., Tanaka, S., Adegawa, S., & Sato, R.
    • Organizer
      International Congress on Invertebrate Pathology and Microbial Control and the 50th Annual Meeting of the Society for Invertebrate Pathology (SIP)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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