メタゲノミクスによる海綿における天然有機化合物生産機構の解明

Research Project

Project/Area Number	20H03080
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 40040:Aquatic life science-related
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	末永光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 (90357252)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	新家一男国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (20251481)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000) Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000) Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000) Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	メタゲノム / 海洋天然物 / 生合成遺伝子 / 海綿 / 共生微生物 / メタゲノミクス / 難培養微生物
Outline of Research at the Start	海洋生物である海綿からは、非常にユニークな構造からなる生理活性物質が単離されているが、その真の生産者は、共生する培養困難な微生物であることが知られている。本研究課題では、海綿に共生する培養困難な微生物が生産する医薬品候補化合物であるマンザミンを標的モデル化合物として、海洋動物に由来する生物活性物質の生産を担う微生物の同定、および生合成機構の解明を行う。海綿と微生物との共生関係を、生物活性化合物を鍵として紐解き、将来的に化合物の安定供給に繋げることを目指す。
Outline of Annual Research Achievements	海洋生物である海綿からは、非常にユニークな構造からなる生理活性物質が単離されているが、その真の生産者は、共生する培養困難な微生物であることが知られている。本研究課題では、海綿に共生する培養困難な微生物が生産する医薬品候補化合物であるマンザミンを標的モデル化合物として、海洋動物に由来する生物活性物質の生産を担う微生物の同定、および生合成機構の解明を行う。海綿と微生物との共生関係を、生物活性化合物を鍵として紐解き、将来的に化合物の安定供給に繋げることを目指す。前年度までに、マンザミンを共通に生産する 2 種の海綿、Haliclona sp.ならびに、A. ingens を沖縄近海で採取し、採取サンプルを冷凍して輸送することなく現地（琉球大学）で処理することにより、共生微生物と分取と高分子・高品質のメタゲノムDNAを取得することに成功している。本年度は、 2 種の海綿より得られた共生微生物メタゲノム DNA を、次世代シーケンサーに供し、シーケンス解析を行った。この際にPacBioを用いたロングリード配列情報と、Novaseqを用いたショートリード配列情報の両方のシーケンス解析を行い、２種のシーケンスデータのハイブリッドアセンブリを行うことを試みた。まず、複数のアセンブリプログラムを試行し、最も結果が良かったプログラムを選択した。次に、本プログラムのアセンブリ条件について最適なパラメーター調整を行った。その結果、複雑なメタゲノム配列中からの高品質のコンティグの取得に成功した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 目的の海洋生物の生息地である沖縄沿岸において、複数回のサンプリングおよび共生微生物ゲノムDNAの精製を実施する計画であったが、新型コロナウィルス感染症に伴う規制のため、半数程度の実施に留まった。
Strategy for Future Research Activity	今年度のハイブリッドメアセンブリによる得られた高品質のコンティグ内から、マンザミン生合成に必要な生合成遺伝子を、バイオインフォマティクス解析によって探索する。