| Project/Area Number |
22K20717
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0801:Pharmaceutical sciences and related fields
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 海綿動物 / 生合成遺伝子 / 海洋天然物 / 生合成 / 修飾酵素 / メタゲノム / メンブレンベシクル / 水平伝播 / ペプチド天然物 / 共生微生物 / Entotehonella / Latrunculin / 天然物 / 遺伝子水平伝播 |
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| Outline of Research at the Start |
海洋生物である海綿からは稀少かつユニークな構造を有する生理活性物質が単離されている。近年、海綿メタゲノミクスによりその真の生産者は、海綿に共生する微生物であることが明らかになってきた。さらに、生理活性物質の生合成遺伝子の詳細な解析によると、生合成遺伝子クラスターは水平伝播により微生物間で授受されていることが示唆されている。本研究課題では、海綿における微生物間の遺伝子水平伝播を活用した天然物の生合成遺伝子クラスターの探索および機能解析を目指す。医薬品として有望な化合物の生合成研究は、量的供給法の確立や新たな生体触媒のレパートリー拡充へと繋がる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Marine sponges are well-known bioresources for bioactive substances such as anticancer agents but supply problems are still solved. In this research project, we attempted to acquire biosynthetic genes, which serve as blueprints for natural products from sponges, to get insights into the solution to the supply problem. Since genes responsible for horizontal transfer have been encoded in biosynthetic gene clusters so far, we fractionated membrane vesicles, important for horizontal transfer, and obtained metagenomic DNA sequences by a nanopore sequencer. From the obtained DNA information, we successfully found a putative biosynthetic gene cluster for the antifungal agent using the analysis software AntiSMASH. In the future, we will explore the application of biocatalysts through the functional analysis of modification enzymes.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
海綿由来の生合成遺伝子の探索は共生微生物を含むすべての海綿組織メタゲノムDNAから見出すか、微生物のシングルセル分析と遺伝子増幅を駆使して数例報告されてきた。一方、この常法が通用しないのが大多数の海綿を占める。本成果では、海綿のメンブレンベシクルDNAを用いることで生合成遺伝子を濃縮することで結果的に生合成遺伝子の発見へとつながったことが示唆され、今後他の海綿からの生合成遺伝子探索の開拓基盤となることが期待される。天然物の設計図である生合成遺伝子クラスターを見出すことが可能となれば、新奇な修飾を基盤に生体触媒開発や、異種宿主発現株の構築、稀少天然物の量的供給への基盤構築へとつながる。
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