2019 Fiscal Year Research-status Report
Biosynthetic and ecological analysis of organohalogen compounds produced in the cellular slime mold fruiting bodies.
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19K05850
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
齊藤 玉緒 上智大学, 理工学部, 教授 (30281843)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機ハロゲン化合物 / 生合成 / ポリケタイド合成酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞性粘菌の Steely酵素は、I型ポリケタイド合成素（PKS）とIII型PKSが融合するという特異な構造を持つ唯一のPKSである。 これまでの研究によって、SteelyB酵素がI型PKSとIII型PKSを切り離してLCC-1という塩化ジベンゾフランを合成していることを発見した。この研究成果に基づき本研究では以下の２点の解明を目指している。①SteelyB酵素の構造変化、つまり二つのPKSの融合と切り離しの意義は何か。②酵素の構造変化によって作られる塩化ジベンゾフランなどの有機塩化化合物は次世代に命をつなぐ子実体にとってどのような意義があるのか、その生態学的な意義の解明を目指す。
19年度には塩化ジベンゾフランの構造と抗菌活性を中心に検証した。LCC-1以外のマイナーな塩化ジベンゾフランの構造についてはマススペクトル、NMRの解析結果から、LCC-1のメトキシ基がヒドロキシ基になり、さらにアルキル鎖が順次短くなることによって構造多様性を示していることがわかった。抗菌活性についてはLCC-1についての追試を行い、再現性を確認した。
SteelyB酵素の構造変化に関する生合成研究では、in vivoでの再構成研究に着手した。
stlB遺伝子欠損株にSteelyB酵素のIII型PKS部分のみを柄細胞で特異的に発現させた株の解析を行った。この株が外から基質を与えなくても一群の塩化ジベンゾフランを合成できるかを検証し、ほとんど全ての塩化ジベンゾフランを合成していることを明らかにした。この結果は予想していた生合成に関する仮説通りに、子実体期ではI 型PKSは塩化ハロゲン化合物の合成に関与せず、III型PKS部分が多様な基本骨格を作ることを示している。20年度は生合成研究を中心行う予定であり、まずはこのin vivo再構成実験の再現性の確認を行う。
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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
塩化ジベンゾフラン化合物の構造についてはマイナーな成分の構造解析を行うことができた。これによって主要な成分であるLCC-1とマイナーな成分との構造の違いがわかった。しかし、その希少性と精製の難しさから抗菌活性については一部のものの解析にとどまっている。抗菌活性については次年度も引き続き検証したい。
一方、生合成研究については予想以上の進展が見られた。前述の通り、stlB遺伝子欠損株にSteelyB酵素のIII型PKS部分のみを柄細胞で特異的に発現させた株が、子実体期に外から基質を与えなくても一群の塩化ジベンゾフランを合成していることがHPLC,マススペクトル解析でわかった。この結果は、塩化ジベンゾフランの生合成の仮説を支持するものである。つまり子実体期の柄細胞ではSteelyB酵素がI型とIII型のPKSを分離し、III型のPKSの部分がジベンゾフラン骨格の合成を司るということをin vivoで証明することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
In vivo再構成実験ができたことを受けて、生合成に関する仮説の検証を進める。次年度は単独III型PKSは短鎖のアシル-CoAを基質とし、マロニル-CoAを伸長ユニットとして複数の産物を作ることができるかを中心に解析を進める。また抗菌活性を検証するため大量培養とマイナーな塩化ジベンゾフランの精製を行う。時間はかかるが確実に行える内容と判断している。抗菌活性の特徴が明らかになれば共生細菌の選別に関わっているのかについての仮説を導くことができる。次年度中に共生菌を持つかどうかを判別するアッセイの作成に着手する。
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