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抗生物質のポジティブな生理的作用の分子機構解明とその応用

Research Project

Project/Area Number 22KJ1494
Project/Area Number (Other) 22J12518 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 38020:Applied microbiology-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

向井 慶一郎 (2023)  信州大学, 総合医理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Research Fellow 向井 慶一郎 (2022)  信州大学, 総合医理工学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords放線菌 / 抗生物質 / 二次代謝 / リボソーム / プロテアソーム / 胞子発芽
Outline of Research at the Start

微生物の生育を抑制しない低い濃度の抗生物質は,微生物に対して好影響を及ぼすことがある。しかし,そのような抗生物質の濃度依存的作用については未解明な部分が多く,抗生物質の本来の役割は理解されていない。
これまでに代表者は,抗生物質をはじめとする多種多様な二次代謝産物の生産者である放線菌において, 低濃度の抗生物質存在下で同菌の二次代謝能や胞子発芽率が高まることを見出している。本研究では,その2つの現象を取り上げ,検証することに加え,その原理に基づいた応用研究を展開し,抗生物質の本質的理解への手がかりを掴むことを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

微量の抗生物質は微生物に対して正の生理的効果を示すことがある。放線菌においては,低濃度の抗生物質存在下で生育や二次代謝能の向上が認められる。しかし,抗生物質のそのような濃度依存的作用については未解明な部分が多い。本研究では,低濃度下での抗生物質の生物学的役割を理解することを目的とし,以下の研究課題に取り組んだ。
検討課題1:放線菌Streptomyces coelicolor A3(2) 1147は低濃度の抗生物質リンコマイシン存在下で二次代謝産物を高生産する。本検討課題では,その分子メカニズムの解明に取り組んだ。その結果,低濃度のリンコマイシン存在下では,その標的であるリボソームが長時間に渡って安定化していることを突き止めた。培養後期におけるリボソームの安定化は,二次代謝産物の生合成遺伝子の活発な翻訳を可能にし,結果的に二次代謝の活性化が生じていることが明らかとなった。更に,リンコマイシン存在下でのリボソームの安定化メカニズムについて解析を進めたところ,タンパク質分解を担うプロテアソームの機能低下が,リボソームの安定維持に関与することも本研究で明らかにした。以上の研究成果は,放線菌における抗生物質応答メカニズムの理解を拡張するものであり,新たな研究の方向性を示した。
検討課題2:本検討課題では,抗生物質が放線菌の胞子発芽に与える影響を検証した。最終年度では,放線菌胞子の精製方法を確立した。また,抗生物質ストレプトマイシン存在下で,Streptomyces curacoi NBRC 12761の胞子発芽率が,抗生物質非存在下と比較して約6倍高まることが明らかとなった。以上の結果から,本研究では,抗生物質が放線菌の胞子発芽を促進することを明らかにした。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Heterologous biosynthesis of myxobacterial lanthipeptides melittapeptins2024

    • Author(s)
      Kaweewan Issara、Mukai Keiichiro、Rukthanapitak Pratchaya、Nakagawa Hiroyuki、Hosaka Takeshi、Kodani Shinya
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnology

      Volume: 108 Issue: 1

    • DOI

      10.1007/s00253-023-12834-4

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heterologous Production and Structure Determination of a New Lanthipeptide Sinosporapeptin Using a Cryptic Gene Cluster in an Actinobacterium Sinosporangium siamense2023

    • Author(s)
      Saito Keita、Mukai Keiichiro、Kaweewan Issara、Nakagawa Hiroyuki、Hosaka Takeshi、Kodani Shinya
    • Journal Title

      Journal of Microbiology

      Volume: 61 Issue: 6 Pages: 641-648

    • DOI

      10.1007/s12275-023-00059-z

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phenomenological interpretations of the mechanism for the concentration-dependent positive effect of antibiotic lincomycin on Streptomyces coelicolor A3(2)2023

    • Author(s)
      Mukai Keiichiro、Shibayama Tomoko、Imai Yu、Hosaka Takeshi
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 89 Issue: 10

    • DOI

      10.1128/aem.01133-23

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Analysis of molecular mechanisms underlying concentration-dependent positive effects of the antibiotic lincomycin on Streptomyces coelicolor A3(2)2023

    • Author(s)
      Keiichiro Mukai, Tomoko Shibayama, Yu Imai, Takeshi Hosaka
    • Organizer
      Boston Bacterial Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 放線菌の胞子発芽に対する抗生物質の濃度依存的作用の解析2023

    • Author(s)
      向井慶一郎,吉松亜美,今井優,保坂毅
    • Organizer
      第37回 日本放線菌学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗生物質リンコマイシン存在下における放線菌のリボソーム安定化メカニズムの解析2022

    • Author(s)
      向井慶一郎,保坂毅
    • Organizer
      第16回日本ゲノム微生物学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗生物質がStreptomyces属放線菌のコロニー形成率を高める現象の解析2022

    • Author(s)
      向井慶一郎,吉松亜美,保坂毅
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗生物質リンコマイシン存在下で放線菌のリボソームが安定化するメカニズムの解析2022

    • Author(s)
      向井慶一郎,柴山朋子,今井優,保坂毅
    • Organizer
      第36回日本放線菌学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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