放線菌プロモーターのリソースライブラリーの構築

Research Project

Project/Area Number	19K05806
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 38020:Applied microbiology-related
Research Institution	National Institute of Infectious Diseases
Principal Investigator	石川淳国立感染症研究所, 品質保証・管理部, 主任研究官 (40202957)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	星野泰隆国立感染症研究所, 真菌部, 主任研究官 (40399457)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	プロモーター配列 / 放線菌 / プロモーター / 転写開始点
Outline of Research at the Start	多剤耐性菌問題の深刻化など、新たな抗生物質の登場が切望されているが、真に新しい抗生物質は1960年代以降3つしか登場していない。その原因のひとつは開発コストだが、ゲノム科学の進展により放線菌の潜在的な抗生物質生産能力が従来の10倍もあることが明らかになったため、新規抗生物質の発見コストは劇的に低下し、汎用宿主を用いた抗生物質の人為的生産の努力も行われているが、その道具立ては十分ではない。そこで、放線菌ゲノムに見出した約3,000の転写開始点情報をもとに、遺伝子発現を自在に操作し得る多様なプロモーターを含むリソースライブラリーを構築し、抗生物質開発など放線菌ゲノム工学に資することを目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	研究代表者らによってゲノム配列が決定されたストレプトマイシン生産菌であるStreptomyces griseus NBRC 13350株からTSS-seqによって得たデータについて、データクォリティをチェックし、bowtie2によりリファレンスゲノム配列上へのマッピングを行った。次に、リード全長に渡ってミスマッチなくマッピングされたリードが5本以上である箇所を転写開始点として特定した後、プロモーター配列が存在すると考えられる転写開始点の上流100-bp程度(プロモーター候補配列)を抽出し、3,220のプロモーター候補配列を得た。次に、プロモーター候補配列のアラインメントを行った結果、いくつかのグループに分類することは出来たものの、有意と思われるグループは見出せなかった。これは、プロモーターに特徴的な配列が存在していたとしても、それらの転写開始点からの出現距離がまちまちであることに起因していると考えられたため、k-mer（6-mer）解析を行い、プロモーター候補配列中に現れる6-merごとに、それらの転写開始点からの出現距離を調べた結果、4,096通りの6-merのうち約70-100個の6-merの出現距離に偏りが見られ、プロモーターに特徴的な配列である可能性が示唆された。続いて、RNAが抽出された培養時間との関連を解析した結果、培養8時間ではプロモーター候補配列はTSSの上流10～30-bpに分布していたが、培養18時間では殆どのプロモーター候補配列がTSSの10-bp付近に分布し、培養24時間では15～35-bp付近に分布していることが明らかとなった。