Efficient Search for Bioactive Substances from Difficult-to-Cultivate Microorganisms
| Project/Area Number |
22K06662
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
山野 喜 広島大学, 医系科学研究科(薬), 助教 (70650597)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 難培養性微生物 / 天然物化学 / 生物活性物質 / isolation chip |
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| Outline of Research at the Start |
自然環境に近い条件で微生物を分離培養できる特殊な培養装置を用いて難培養性微生物を培養し、そこから薬の元となるような化合物を精製し、その化合物の構造や生体への影響を明らかにする研究。これまでの実験で、微生物の分離培養・同定の手法は確立されているが、得られる微生物の中での新種の割合の低さ、得られた微生物の増殖速度の遅さや突然増殖を停止する株が散見されることなどから、効率的な探索研究が行えていない。そこで、それらの問題を回避しユニークな化合物を効率的に単離できる方法を確立することが本研究課題の達成目標。
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物は薬の基となる化合物の重要な探索源として知られているが、近年、これまで一般的に用いられてきた培養方法では、環境中に存在している微生物の数％程度しか培養できず、残りの90％以上は利用できていなかったという事実が明らかとなってきた。そこで本研究では培養が難しい微生物を特殊な培養器具を用いることで培養可能にし、新たな薬の候補化合物の探索源として利用することを目的としている。
これまでに研究代表者はgichipと名付けた培養器具を作成し、それを用いて新規性が高い微生物数十種を環境中から分離培養し、取得した微生物の培養物から新規抗腫瘍物質(2-(3-hydroxybutyl)-3-methylhexahydropyrrolo[1,2-a]pyrazine-1,4-dione)、新規抗リーシュマニア活性物質Leucinostatin類、新規選択的抗菌物質Lincolnenin類などを単離構造解析してきた。
本年度は、全ゲノム解析済みの新規細菌L10-i1を培養し、その抽出物のLC-MS/MS解析で確認された特徴的な化合物ピークを指標に化合物を精製・単離した。単離した化合物を構造解析した結果、植物スベリヒユからのみ単離報告のあったOleracimine類であることが推定された。
本化合物は既知の化合物であったが、細菌からの単離は初の報告となる。また、決定されていなかった不斉炭素部分の立体を本研究で初めて明らかにした。本化合物の生合成遺伝子を現在ゲノム情報から解析中であるが、本化合物の真の生産者や、植物-細菌の共生関係の解明につながる成果となることを期待している。
Oleracimine類の生物活性として抗炎症活性が報告されているが、今後当研究室独自の活性評価系も含めて生物活性を広く評価していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実績の欄に記載した通り、Gichipを用いて取得した新規細菌L10-i1株の培養抽出物から、LC-MS/MS分析で見られる特徴的な化合物ピークを指標に、Oleracimine類と予想される化合物を単離・構造解析した。単離された化合物は植物からのみ単離報告のある化合物であったことから、本化合物の真の生産者を明らかにするべく本細菌の全ゲノム解析を行い、生合成遺伝子を解析中である。
そのほかに、同細菌から解熱鎮痛薬であるAcetaminophenが単離された。本化合物の天然からの単離報告はこれまでにないため、実験中の混入の可能性が考えられるが、LC-MS/MS分析の結果抽出物中に大量に含まれていたこと、本化合物を生合成するために必要な4ABH、NhoAの両遺伝子と共通点がある遺伝子をL10-i1株も保有していることから、L10-i1が本化合物の生産者であるかどうか検証を続けていく予定である。
難培養性微生物からの化合物探索は進んでいるが、研究計画に記載した新規細菌を分離培養するための新しい試みは難航しているため、やや遅れているの区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
Gichip由来の新規微生物からの効率的な化合物取得を目標に本研究課題を設定しているが、新規微生物の取得効率や取得株からの化合物取得効率の向上の試みが当初の見込みを満たせていない。そのため、新規微生物の取得率の向上の検討は一時保留とし、現在難培養性微生物培養の専門の先生との共同研究を開始している。
本研究では化合物単離の指標にLC-MS/MSを用いているが、本課題研究開始当初は、化合物ピークは追えるが構造決定に至る十分な化合物量が単離できないという課題が解決できず長らく成果が出ずにいた。本年度の研究手法検討により、その問題が解決したため、今後は課題名通り「効率的に」研究成果をだしていけるものと予想している。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
