糸状菌由来リボソーム・ペプチド合成遺伝子のバイオインフォマティクス解析による探索

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K07226
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 長野 希美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (70357648)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 糸状菌 / ゲノム / 遺伝子 / リボソーム・ペプチド / 酵素 / 二次代謝 / バイオインフォマティクス

Outline of Annual Research Achievements

菌類625ゲノムに対して、Kex2プロテアーゼに切断され得るサイト、繰り返し配列を含む遺伝子の解析することにより、RiPS（リボソーム・ペプチド）前駆体候補遺伝子の探索を行い、29032個のRiPS候補遺伝子を見出した。更に、ustiloxin型のRiPS候補を探索するために、ustYaホモログ遺伝子近傍に存在するRiPS前駆体候補遺伝子1641個を絞り込んだ。RiPS候補遺伝子の近傍20kbp以内にある遺伝子についても、Pfamデータベースに含まれる蛋白質との相同性解析を行った。
また、菌類の分類学（Taxonomy）に基づいて解析を進めた結果、ustiloxin型のRiPS遺伝子クラスターは、DikaryaのAscomycota/PezizomycotinaとBasidiomycota/Agaricomycotinaにのみ観られることが判明した。Ascomycota/Saccharomycotina（44ゲノム）では、ustYa遺伝子を持つゲノムが1ゲノムに1遺伝子だけあるが、ustYa遺伝子は、RiPS候補遺伝子の近傍には存在しないことが判明した。
Pezizomycotina（297ゲノム）とAgaricomycotina（178ゲノム）に分類して、ustYaと共役したRiPS遺伝子の周辺遺伝子を解析した。ustYa遺伝子がPezizomycotinaとAgaricomycotinaいずれの場合も、最も頻繁に観られた。それ以外の遺伝子では、Pezizomycotinaでは、Pfamで同定された遺伝子としては、酵素、トランスポーター、転写遺伝子が頻繁に出現し、その他、Ankyrin繰り返しモチーフが頻繁に観られた。それに対して、Agaricomycotinaでは、Pezizomycotinaとは傾向が異なり、Pfamで転写遺伝子に分類される遺伝子は上位に観られなかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初より解析するゲノム数は増えたが、その後、解析方法を改良するなどにより、後れを取り戻したと考えている。

Strategy for Future Research Activity

ustYaホモログ遺伝子と共役しているustiloxin型のRiPS前駆体候補やそれ以外のRiPS前駆体候補のアミノ酸組成等を解析することにより、RiPS前駆体遺伝子の特徴を捉える予定である。
また、RiPS前駆体候補遺伝子の周辺遺伝子で、Pfamデータベースにホモログが検出できない遺伝子の解析をする必要がある。
また、ustYaホモログ遺伝子と共役していないRiPS前駆体候補遺伝子やRiPS前駆体候補遺伝子と共役していないustYaホモログ遺伝子の周辺にどのような遺伝子が存在するのか、解析していく予定である。
更に、ゲノム上で近傍の遺伝子を解析する際のnormalizationなどの方法についても検討する必要がある。

Causes of Carryover

当初の予定よりも外注する役務の金額が小さかったため。
次年度に、その分の役務の外注を増やす予定である。