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2018 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of the biosynthesis of two types of galactomannan localized at the surface layer of the cell wall of pathogenic fungi

Research Project

Project/Area Number 18K05418
Research InstitutionSojo University

Principal Investigator

岡 拓二  崇城大学, 生物生命学部, 准教授 (50510690)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords糸状菌 / 細胞壁 / 糖転移酵素 / 糖鎖 / ガラクトマンナン / アスペルギルス / 感染症 / ガラクトフラノース
Outline of Annual Research Achievements

糸状菌の細胞壁を覆う真菌型ガラクトマンナン (FTGM) のマンナン主鎖の生合成を担う遺伝子と酵素の同定を試みた。研究代表者らは、これまでにGfsAがFTGM中のガラクトフラン側鎖の生合成を担うβ-1,5-ガラクトフラノース転移酵素であることを明らかにしてきた。しかし、FTGM中のマンナン主鎖の生合成を担う酵素は不明であった。今年度は、マンナン主鎖生合成に関わることが推定される2つのマンノース転移酵素遺伝子(cmsAおよびcmsB)の機能解析を進め、CmsAおよびCmsBが病原性糸状菌Aspergillus fumigatusにおけるマンナン主鎖生合成酵素であることを明らかにすることを目的とした。cmsA及びcmsBの遺伝子破壊株よりFTGMを抽出し、NMRによる構造解析を行ったところ、cmsAおよびcmsB遺伝子破壊株由来のFTGMではマンナン主鎖構造が失われていた。また、組換え酵素CmsAはGDP-マンノースを糖供与体として非還元末端のマンノース残基の2位の水酸基にマンノースを転移する酵素活性を有していた。CmsAはパラニトロフェノール- α-マンノース、α-(1→2)-マンノビオースおよび α-(1→6)-マンノビオースを受容基質とすることができ、 α-(1→6)-マンノビオースに対する比活性はα-(1→2)-マンノビオースに対する比活性の31倍であった。以上のことから、CmsAおよびCmsBはFTGMのマンナン主鎖の生合成を担うα-(1→2)-マンノース転移酵素であることを明らかにすることができた。cmsA及びcmsBの遺伝子破壊株は、菌糸伸長速度および分生子形成能が著しく低下していた。菌糸を観察すると菌糸が膨潤した構造が高頻度に観察された。このことは、FTGMのマンナン主鎖が糸状菌の正常な細胞壁形成や分化に必要不可欠な多糖であることを示している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究では、機能未解明なgfsAの7つのパラログ(gfsB-H)およびGM生合成に関わると考えている4つのマンノース転移酵素遺伝子(cmsA, cmsB, ktr2およびktr5)の機能解析を進めている。今年度は、cmsAおよびcmsBがFTGMのマンナン主鎖生合成を担う酵素をコードする遺伝子であることを明らかにすることができた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、機能未解明な推定ガラクトフラノース転移酵素であるgfsAの7つのパラログ(gfsB-H)およびGM生合成に関わると考えている2つのマンノース転移酵素遺伝子(ktr2, ktr5)の機能解析を進めていくことでGMの生合成の全貌を明らかにしていく。また、CmsAやGfsAの立体構造も明らかにしていく。立体構造を明らかにすることで阻害剤のスクリーニングも可能となると考えている。

  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Chemo-enzymatic synthesis of p-nitrophenyl β-D-galactofuranosyl disaccharides from Aspergillus sp. fungal-type galactomannan.2019

    • Author(s)
      Ota R, Okamoto Y, Vavricka CJ, Oka T, Matsunaga E, Takegawa K, Kiyota H, Izumi M.
    • Journal Title

      Carbohydr Res.

      Volume: 473 Pages: 99-103

    • DOI

      10.1016/j.carres.2019.01.005.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of Two Mannosyltransferases Contributing to Biosynthesis of the Fungal-type Galactomannan α-Core-Mannan Structure in Aspergillus fumigatus.2018

    • Author(s)
      Onoue T, Tanaka Y, Hagiwara D, Ekino K, Watanabe A, Ohta K, Kamei K, Shibata N, Goto M, Oka T.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 8 Pages: 16918

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35059-2.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biosynthesis of galactomannans found in filamentous fungi belonging to Pezizomycotina.2018

    • Author(s)
      Oka T.
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem.

      Volume: 82 Pages: 183-191

    • DOI

      10.1080/09168451.2017.1422383.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 糸状菌のガラクトマンナンは「糸状化」に必要か?ーガラクトマンナンの生合成と役割についてー2018

    • Author(s)
      岡 拓二
    • Organizer
      第22回酵母合同シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Aspergillus fumigatus の産生する真菌型ガラクトマンナンの生合成酵素の同定と機能解析2018

    • Author(s)
      尾上拓哉,田中大,後藤正利,柴田信之,太田一良,岡拓二
    • Organizer
      平成30年度日本農芸化学会西日本支部大会
  • [Presentation] 逐次反応系を用いたガラクトフラノース転移酵素の新規活性測定法の確立と機能解析2018

    • Author(s)
      千原由莉亜,尾上拓哉,太田一良,岡拓二
    • Organizer
      平成30年度日本農芸化学会西日本支部大会
  • [Presentation] Aspergillus nidulansにおける新規ガラクトフラノース転移酵素の同定の試み2018

    • Author(s)
      守田湧貴,尾上拓哉,太田一良,岡拓二
    • Organizer
      平成30年度日本農芸化学会西日本支部大会
  • [Presentation] Aspergillus fumigatus が産生する真菌型ガラクトマンナンのマンナン主鎖生合成酵素に寄与する2つのマンノース転移酵素の同定2018

    • Author(s)
      尾上拓哉,田中大,後藤正利,柴田信之,太田一良,岡拓二
    • Organizer
      第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • [Presentation] 新規なガラクトフラノース転移酵素活性測定法を用いたGfsAおよびGfsCの機能解析2018

    • Author(s)
      千原由莉亜,尾上拓哉,太田一良,岡拓二
    • Organizer
      第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • [Presentation] 糸状菌の真菌型ガラクトマンナン生合成に関与する新規ガラクトフラノース転移酵素の同定の試み2018

    • Author(s)
      守田湧貴,尾上拓哉,太田一良,岡拓二
    • Organizer
      第18回糸状菌分子生物学コンファレンス

URL: 

Published: 2019-12-27  

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