2020 Fiscal Year Research-status Report
Fermentative production of rare natural compounds found in marine organisms living in the seas of Thailand
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19KK0146
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
新家 一男 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (20251481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末永 光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90357252)
工藤 慧 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (80828161)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 天然化合物 / 海洋生物 / 難培養微生物 / 生合成遺伝子 / 異種発現解析 / メタゲノミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タイ国の海洋生物から見いだされた、医薬品として上市されている ecteinascidin 743 (ET-743) は、群体ホヤに共生する難培養の微生物によって生産されていることが明らかにされてきた。本化合物は現在、天然化合物由来の前駆体から半合成により供給されているが、反応ステップが多く収率が悪いのが問題となっている。本研究においては、タイ国研究者と協力して、ET-743 の生合成遺伝子クラスターの正確な同定と、培養可能な宿主微生物を用いた異種発現による臨床薬の安定供給の可能性を検証する。さらに近年、ET-743 以外にも renieramycin 等の陸生微生物二次代謝産物には見られないような、特徴的な構造を持つ化合物が、海洋生物より多数見出されている。そのような、タイ国に棲息する海洋生物や植物などの共生細菌に由来する有用化合物の生合成遺伝子クラスターの解明についても、広く共同で進めるものである。
今年度は、タイ国において海洋試料から取得したメタゲノム DNA を日本に移送し、ゲノム解析を進めた。はじめに DNA のクオリティチェックを行った結果、良好な状態であったため、複数種類の次世代シーケンサーを用いたメタゲノム解析を行った。ロングリードシーケンサーであるPacBio RSIIを用いて、10kb程度の長断片の配列情報を取得した。同時にショートリードシーケンサーであるIllumina Miseqを用いて、短断片ではあるが冗長度の高い配列情報を取得した。2つのシーケンサーで得られた配列のハイブリッドアセンブリを行った結果、それぞれ単独のシーケンサーによる配列情報では得られなかった、目的とする共生微生物の完全長ゲノム配列の取得に成功した。
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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
海洋生物に共生する微生物からの高品質なメタゲノムDNAの取得と、目的とする共生微生物の完全長ゲノム配列の取得に成功している。サンプリングとRNA抽出実験を想定していたが、新型コロナウィルス感染症に伴う渡航規制の解除後に実施することを計画している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、得られたゲノム配列情報よりETC-743の生合成に関わる全遺伝子クラスターの同定を進めている。得られた候補遺伝子の異種発現を行い、中間体の触媒反応を検出することによってETC-743の生合成に関わる遺伝子の同定を行う。一方で、メタゲノムDNAの解析を行った海洋試料についてRNAを抽出し、メタトランスクリプトーム解析解析を行うことによっても、生合成遺伝子の推定を試みる予定である。また、標的化合物である ET-743 の異種発現生産を目的として、ET-743 と同じくテトラヒドロイソキノリンを部分骨格にもつ safracin の生合成遺伝子を鋳型としてET-743生合成に不足している遺伝子群を補充することにより、ET-743 の人工全生合成クラスターの構築を検討する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大のために、当初計画していたサンプリングおよび共同研究打ち合わせのための旅費が支出が無く、次年度以降の渡航費その他に使用する計画である。
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Research Products
(1 results)
