2018 Fiscal Year Research-status Report
放線菌の潜在的二次代謝に対する抗生物質の濃度依存的活性化作用の解析
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18K05410
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
保坂 毅 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (50391206)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 抗生物質 / 放線菌 / 二次代謝 / リンコマイシン / タイロシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放線菌を低濃度の抗生物質存在下で培養すると，同菌の二次代謝能が劇的に向上することがある。この現象はリボソームを標的とする抗生物質の多くで認められる。本研究では、抗生物質がもたらすそのような濃度依存的現象を、生理学的事実に基づき分子レベルで解析し、「放線菌の二次代謝活性化機構」や「自然界の中で抗生物質はどうのような存在か」を解き明かすこと、加えて、その原理の応用展開を目的として、３つの課題に取り組んだ。初年度（2018年度）の成果は以下の通りである。
検討課題１ 抗生物質リンコマイシンが二次代謝を活性化する仕組みの解析. リンコマイシンの濃度依存的作用で放線菌の二次代謝が活性化する現象の鍵となる因子や要素を探索した。その成果として、リンコマイシンの作用標的であるリボソームや同抗生物質に応答するリボソーム関連タンパク質（ABC-Fタンパク質や23S rRNA メチル化酵素など）のユニークな量的・質的変化が、放線菌の二次代謝活性化に深く関わる可能性を新たに見出した。
検討課題２ リボソームを標的とする抗生物質の二次代謝活性化作用とその仕組みの解析. 放線菌の二次代謝に対して、タイロシンに強力かつユニークな濃度依存的活性化作用があることを新たに見出した。加えて、同じリボソーム攻撃性抗生物質であっても、タイロシンとクロラムフェニコール、リンコマイシンとでは、それぞれ異なる様式で二次代謝を活性化することの可能性を新たに見出した。
検討課題３ 抗生物質の濃度依存的作用活用による潜在的二次代謝産物の発掘. 土壌分離放線菌の潜在的二次代謝能を抗生物質の濃度依存的作用で活性化するための新たな実験系を考案し、その有効性の検証と最適化を行った。約 500 菌株の土壌分離放線菌をその実験系に供し、潜在的二次代謝産物の生産とそれによる新しい生理活性化合物の探索にも取り組み始めた。
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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
検討課題１および検討課題２に対する研究成果として、論文発表（２件：国際専門誌１件、国内誌解説１件）および学会発表（４件：国内学会）を達成できた。検討課題３に関しては、予備検討が完了し、初年度から本格的に当初予定の計画に着手できた。
以上の理由から、現在までの進捗状況を「順調に進展している」と自己判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
検討課題１ 抗生物質リンコマイシンが二次代謝を活性化する仕組みの解析. 初年度に、リンコマイシンの作用標的であるリボソームや同抗生物質に応答するリボソーム関連タンパク質の量的・質的変化が、放線菌の二次代謝活性化に深く関わる可能性を新たに見出した。今後は、生化学・分子生物学的手法を駆使して、その可能性を実験的に証明する。なお、本検討は、リボソームを標的とする抗生物質の作用機序研究の第一人者であるウメオ大学（スウェーデン）の Vasili Hauryliuk（associate professor）と Gemma Atkinson（assistant professor）が確立した実験系を取り入れて、両氏の協力のもと進める予定である。
検討課題２ リボソームを標的とする抗生物質の二次代謝活性化作用とその仕組みの解析. タイロシンやクロラムフェニコールの濃度依存的作用で放線菌の二次代謝が活性化する現象の鍵となる因子や要素を探索する。加えて、それら抗生物質による二次代謝活性化の仕組みの解明に向けて、標的分子であるリボソームおよびその関連因子の変化を捉えるための生化学・分子生物学的解析を実施する。
検討課題３ 抗生物質の濃度依存的作用活用による潜在的二次代謝産物の発掘. 約 1,000 菌株の放線菌に対して、初年度に新たに確立した実験系を適用し、潜在的二次代謝産物の生産とそれによる新しい生理活性化合物の探索に取り組む。二次代謝産物の分析は、静岡大学の小谷真也准教授の協力を得て進める予定である。
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| Causes of Carryover |
・当初計画で見込んだよりも安価に研究が進んだため、次年度使用額が生じた。
(使用計画)
・次年度使用額は平成31年度請求額と合わせて消耗品費として使用する予定である。
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Research Products
(10 results)
