2022 Fiscal Year Annual Research Report
Species and functions of rare actinomycetes in the post-Koch ecosystem
| Project Area | Post-Koch Ecology: The next-era microbial ecology that elucidates the super-terrestrial organism system |
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| Project/Area Number |
19H05685
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大西 康夫 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90292789)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲橋 佑起 北里大学, 感染制御科学府, 准教授 (70645522)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 希少放線菌 / 菌株単離 / 二次代謝 / 生合成酵素 / 形態分化 / 遺伝子発現制御 / Actinoplanes / Sporichthya |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) モデル圃場を含む分離源からの希少放線菌の分離
従来法に工夫を加えた分離法としてリゾチーム添加培養を行い5種を分離した。従来法でも5種を分離した。これらのうち、2種はrDNA配列より新種であると考えられた。また、モデル圃場のライムギおよびラッカセイの根から4種を分離した。一方、マイクロ培養アレイシステム（196ウェル）を使用し、モデル圃場の土壌から30種を分離し、このうち、3種は新種であると考えられた。さらに、マイクロデバイスを用いた共培養による希少放線菌分離システムの開発に成功した。また、植物の根から分離した希少放線菌より1新属新種、リゾチーム添加で分離した放線菌より1新種を提唱した。
(2) 希少放線菌の新たな生理機能の解明
ゲノム配列解析を行った6株以外に新たに8株の培養液をLC/UV/MS解析を用いたPCスクリーニングに供し、2株から化合物の単離・構造決定を行った結果、1種の新規化合物を同定した。ゲノム配列解析を行った5株に関するゲノムマイニング研究では、7個の遺伝子クラスターについて異種発現、代謝産物解析を行い、１つの代謝産物について構造解析に取り組んだ。また、ジアゾ基の形成とヒドリド置換を介した脱アミノ基反応を含むアベナルミ酸の生合成機構を解明し論文発表した。一方、モデル希少放線菌Actinoplanes missouriensisの研究においては、胞子嚢の生理的成熟に必要な制御因子BldCについて論文発表した。また、これまでに引き続き、胞子嚢構成成分に関する研究と胞子嚢形成と開裂、胞子嚢内での胞子の成熟化、休眠および覚醒、遊走子の発芽について分子制御に関する研究を行った。一方、Sporichthya属放線菌の培養条件の検討から開始し、空中に向かって生育する細胞の増殖様式の観察、運動性細胞の取得と観察、走気性の観察を行うとともに、形質転換系の開発に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マイクロデバイスを用いた共培養システムの開発に成功した。従来法に工夫を加えた方法による希少放線菌の単離も順調に継続できている。ゲノムマイニング研究では、異種発現の成功率が想定以上に低く、苦労しているところはあるが、新規単離株のPCスクリーニングにより、1種の新規化合物の同定に成功した。放線菌二次代謝産物の生合成研究においては、ジアゾ基の形成とヒドリド置換を介した脱アミノ基反応を新たに提唱するなど、着実な進展が見られた。モデル希少放線菌の研究においては、胞子嚢形成に関与するアシル基転移酵素の同定および安定な胞子嚢膜形成に必須な遺伝子の順遺伝学的手法による同定に成功した。また、以前に見出していた特殊なシグマ・アンチシグマ系が遊走子の酸化ストレス耐性に関与することを明らかにした。以上の結果より、研究計画全体は、おおむね順調に進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したポストコッホ技術も駆使して、新たな希少放線菌の単離を継続する。一方、引き続きPCスクリーニングによる新規化合物の単離・同定を進めるとともに、ゲノムマイニングにより、新規生合成遺伝子クラスターの解析を行うことで、機能未知遺伝子の機能解明に繋げる。一方、モデル希少放線菌に関しては、引き続き、胞子嚢マトリクス多糖の構造決定、その生合成酵素の機能解明、胞子嚢壁のトリアシルグリセロールの合成と分解に関与する酵素の同定と機能解析に重点をおきつつ、形態分化のさまざまなステージでの遺伝子発現制御機構の分子メカニズムに関する研究を行う。一方、Sporichthya属放線菌のユニークな生活環に関する研究を継続する。
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