2017 Fiscal Year Annual Research Report
麹菌異種生産システムを基盤とする休眠型リボソームペプチド二次代謝物の開拓
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17J02635
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森下 陽平 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 糸状菌 / 天然物化学 / 二次代謝物 / リボソームペプチド / ゲノムマイニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、麹菌による異種発現系を用いて、様々な糸状菌のゲノム上にコードされる未知のリボソームペプチド二次代謝物(RiPPs)を開拓し、医薬品開発へ応用することを目的とした。29年度では、ドラフトゲノム解析による新規RiPPsの生合成に関与する遺伝子クラスターの探索と候補遺伝子クラスターの麹菌異種発現系の構築に着手した。
まず、当研究室にて分離培養した各種植物・昆虫内生糸状菌のドラフトゲノムのゲノム解析を行ったところ、ほとんど全ての糸状菌において複数の推定RiPPs遺伝子クラスターを見出し、これまで報告のあったAspergillus属、Isaria属糸状菌以外にも広く分布していることを明らかとした。
次に、Penicillium griseofulvum ゲノム上より見出したasperipin類縁体の推定生合成遺伝子クラスター、および産物が未知のPestalotiopsis属およびクモ内生菌Arthrinium sacchariのクラスターに着目した。クラスター解析によりRiPPs生産に関わると予想した遺伝子を組み込んだプラスミドベクターを作製し、麹菌発現宿主に導入した。産物が未知で構造の情報がないため、様々な培養・抽出・分析等の条件を検討し、標的遺伝子クラスター産物の同定を試みたが、現時点ではRiPPsの検出には至っていない。これまでに異種生産の報告例がないことと本研究での結果から、糸状菌のRiPPsは異種発現には今回検討していない適切な発現系の設計が必要である可能性がある。現在、麹菌以外の宿主を用いた発現系の構築に取り組んでいる。本研究成果により、糸状菌RiPPsの初めての異種生産系の構築に繋げるための有益な知見が得られたと考えられる。
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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
29年度の研究においては、唯一Aspergillus属菌のみから単離の報告があった糸状菌RiPPsの生合成遺伝子クラスターが、これまで報告されているよりも広範に分布していることが相同性検索から示唆された。前駆ペプチドのアミノ酸配列や修飾酵素の多様性から、糸状菌のゲノム上には予想をはるかに超える新規なRiPPsがコードされていることを期待させる結果であった。
また、今回着手した遺伝子クラスターにおいては、麹菌異種発現でのRiPPs生産は確認されなかったため、検討した条件以外にも調査が必要であると考えられる。具体的には使用している異種ホストの麹菌がRiPPsの生産には適していない可能性があるために、その他異種ホストの検討が必要である。本研究課題は先行研究の例も少なく情報が不足しているため、今回得られた結果は今後の方策を立てる上で重要な知見となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、麹菌を異種ホストとして、標的とする糸状菌のRiPPs推定生合成遺伝子クラスターの異種生産系の構築に取り組み、種々の条件を考慮し検討してきたがRiPPsの生産は確認されなかった。今後はまず、異種ホストとして、麹菌に加え、Aspergillus nigar、A. nidulans を用いることで糸状菌RiPPs異種生産系の構築を目指す。さらに、麹菌の近縁種であるその他Aspergillus属菌やPenicillium属菌に関しては、クラスター保有菌内での遺伝子過剰発現を行うことで、目的産物の取得を試みる。標的遺伝子クラスターとしては、当研究室にて単離したオケラ内生菌Penicillium soppi ドラフトゲノム上のクラスターを用いる。新規RiPPsが得られた場合には、抗ウイルス活性など感染症治療薬シーズの探索を行う予定である。
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