2019 Fiscal Year Research-status Report
黒色Aspergillus属特異的な細胞壁多糖ニゲランの機能と生合成機構の解明
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19K15737
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
上地 敬子 琉球大学, 農学部, 助教 (70733426)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニゲラン / α-1,3-グルカン / Aspergillus luchuensis / 細胞壁 / 窒素飢餓 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Aspergillus luchuensisなどの一部のAspergillus属糸状菌は窒素飢餓時にニゲランという細胞壁多糖を生産することが知られている。しかしながらニゲラン合成のメカニズムや生理学的な意義については不明な点が多く知見が少なかった。A. luchuensisを供試菌として窒素源の存在/非存在下でのRNA-Seq解析を実施し，窒素源非存在時に特異的に発現量が増加するα-1,3-グルカン合成酵素遺伝子を見出した。そこで本研究では，ニゲラン合成酵素遺伝子の同定とニゲラン合成のメカニズムを明らかにすることを目的とした。RNA-Seq解析で見出したニゲラン合成酵素候補遺伝子を破壊したA. luchuensisはニゲラン合成能を完全に失い，またニゲラン生産能を持たないA. oryzaeに同遺伝子を導入した結果，ニゲラン生産能を付与することができた。つまり本遺伝子はα-1,3-グルカン合成酵素ではなくニゲラン合成酵素をコードする遺伝子であることが世界で初めて明らかとなった。ニゲラン合成酵素遺伝子破壊株について，液体培養とプレート培養の比較，各種細胞壁合成阻害剤を含む培養条件下での表現型解析を行ったが，いずれの条件下でも野生株との顕著な変化は確認されなかった。また，RNA-Seq解析結果より，ニゲラン合成酵素遺伝子に隣接し，窒素飢餓時に転写量が増加するα-グルカノシルトランスフェラーゼ様遺伝子と機能未知遺伝子が見出され，両遺伝子の翻訳産物がニゲランの生産量や分子量に影響を及ぼすことが示唆された。
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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
おおむね順調に進展している。その理由として以下の2点を挙げる。①RNA-seq解析で見出したニゲラン合成酵素遺伝子のノックアウトおよび相補試験により，本研究の最大の目標であるニゲラン合成酵素遺伝子を同定することができた。②遺伝子相補試験により作製したA. oryzaeニゲラン合成酵素遺伝子発現株がA. luchuensisと比較して短期間でより多くのニゲランを生産する系を構築することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はニゲラン合成酵素遺伝子に隣接する2遺伝子の翻訳産物がニゲラン生産にどのような影響を与えるのか，主に分子量に焦点を当てて解析を進める。また両酵素の諸性質を明らかにすべく，組換え酵素の取得と諸性質の解析を進める。最後に，各種変異を導入したニゲラン合成酵素遺伝子をA. oryzaeに導入し，どのアミノ酸残基がニゲラン合成に重要な役割を果たすのか検討を進める。
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| Causes of Carryover |
当初はHPLC検出器を導入する予定であったが，他予算で導入したため次年度使用額が生じた。その予算については，HPLC用カラムを購入して分析条件の最適化と高分子量の標準物質の購入費用に充てる予定である。
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