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Basic Poly(amino acid) World: Quasi-ubiquitous Peptides for the Survival Strategy of Actinomycetes

Research Project

Project/Area Number 19K05798
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38020:Applied microbiology-related
Research InstitutionThe University of Shiga Prefecture

Principal Investigator

TAKEHARA Munenori  滋賀県立大学, 工学部, 講師 (30275169)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords塩基性ポリペプチド / ポリ(ε-L-リシン) / ポリ(γ-L-ジアミノ酪酸) / ポリ(γ-D-ジアミノ酪酸) / ポリ(L-ジアミノプロピオン酸) / 抗菌性 / 相乗作用 / 環境応答 / 塩基性ポリアミノ酸 / 相乗効果 / シデロフォア / クオラムセンシング / カチオン性ポリペプチド
Outline of Research at the Start

本研究は,微生物により生産される抗菌性の塩基性ポリペプチド類(BPP)について,その生産と機能に関する生物学的意義を明らかにするとともに,BPPの新機能性分子としての利用展開の礎を築くことを目的としている。
研究代表者らは微生物の一属である放線菌が環境中にBPPを「準普遍的」に生産していることを見出した。本研究計画では,BPPの抗菌剤としての役割を再考するとともに,環境応答的な生産制御の理解を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The author focused on a genus of microorganisms that “quasi-ubiquitously” produce basic polymers with antimicrobial properties, and aimed to evaluate and understand the biological significance of their production and function. Since basic polymers such as ε-PL, γ-PAB, and PAP are inductively biosynthesized only in an acidic environment, it is considered that they contribute to the maintenance of pH homeostasis of the producing cells. PAP, which has a novel “comb-like” structure and showed high antimicrobial activity against some yeast strains, had a property with a different antimicrobial range from that of ε-PL coproduced. Furthermore, the combined use of enantiomeric polymer of γ-PAB (γ-D-PAB) and ε-PL synergistically increased the antimicrobial activity against some yeasts and bacilli. On the other hand, these basic polymers could not play a role as metal ion scavenger.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

「くし様」構造を有する天然の塩基性ポリマーに関する報告例はなく,今回の発見は,微生物が生産する塩基性ポリマーの多様性を顕在化しただけでなく,今後,生合成機構の解析へと研究展開していくうえでも重大な研究成果となった。以前に申請者らが見出したε-PL/γ-PAB併産菌と同様に,ε-PL/PAP併産菌も,異なるポリマーを共存させることで,より広範な抗菌作用を獲得してきたと考えられる。また,ε-PL/γ-D-PAB併用で相乗的な機能発現が認められたことから,塩基性ポリマーの多面的な抗菌作用機構の寄与が示唆された。このように,塩基性ポリマーを抗菌剤として効果的に利用するための指針となる知見が得られた。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Characterization of an l-α,β-diaminopropionic acid polymer with comb-like structure isolated from a poly(ε-l-lysine)-producing Streptomyces sp.2021

    • Author(s)
      Takehara Munenori、Saimura Masayuki、Inaba Haruka、Kato Yoshinao、Muro Shogo、Matsunaga Tatsuki、Yamanaka Kazuya
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnology

      Volume: 105 Issue: 8 Pages: 3145-3157

    • DOI

      10.1007/s00253-021-11257-3

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 放線菌由来のポリ(γ-L-ジアミノ酪酸)の構造解析と抗菌活性2022

    • Author(s)
      佐々木 摩帆,吉田 修,星山 貴文,松井 旺大,山中 一也,竹原 宗範
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 放線菌Streptomyces albulusに見出した櫛形構造を有する新規カチオン性ホモポリアミノ酸生合成機構の解析2021

    • Author(s)
      桐原 一樹,竹原 宗範,濱野 吉十,老川 典夫,山中 一也
    • Organizer
      2021年度 (第35回) 日本放線菌学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 放線菌由来の新規カチオン性ポリペプチド: ポリ(L-ジアミノプロピオン酸)の単離,構造決定と特性評価2020

    • Author(s)
      加藤 芳尚, 稲葉 悠, 室 尚吾, 吉田 修,竹原 宗範
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] カチオン性ペプチドPoly(ε-L-lysine) のカルボジイミド架橋反応による修飾:構造解析および抗菌性分散剤としての特性評価2019

    • Author(s)
      武内 正輝, 竹原 宗範
    • Organizer
      第71回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] N-アシル化ポリ(ε-L-リシン)誘導体の合成と抗菌活性の評価2019

    • Author(s)
      吉田 修, 松井 旺大, 永田 智, 竹原 宗範, 野村 亘, 井上 善晴
    • Organizer
      第71回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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