未利用微生物からのゲノムマイニング法による新規化合物の探索

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05859
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 上岡 麗子 北里大学, 海洋生命科学部, 講師 (30592365)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 天然物化学

Outline of Annual Research Achievements

創薬において、天然由来の化合物は医薬リード化合物として非常に重要な役割を持つ。しかしながら現在では、従来の探索方法を用いて新規化合物を発見する確率が著しく低くなっている。本研究では、天然物化学の分野においてこれまで比較的利用されてこなかった微生物種を対象に、ゲノムマイニング的手法を用いて、ユニークな化学構造を持つ新規化合物を探索することを目的としている。
昨年度の研究において、NCBIで公開されている細菌のゲノム情報の解析を行い、近年発見された新たな生合成遺伝子であるtrans-acyltransferase(AT)polyketide synthase(PKS)を含み既知化合物の生合成遺伝子との相同性が低い生合成遺伝子をもつ細菌を選別・入手し、代謝産物の高分解能LCMS解析を行った。Trans-AT PKSは、通常のI型PKSとは生化学的に異なるため、これらの生合成遺伝子からはユニークな化学構造を持つ生理活性物質が多く報告されている。よって、これらの酵素を対象とした新規化合物の探索は、有用化合物を発見する上で非常に重要である。
本年度は、これらの細菌のうち、trans-AT PKS由来の化合物と思われるピークを検出した細菌について、当該培養条件で大量培養を行い、各種クロマトグラフィーに供し繰り返し精製を行うことで、候補化合物の単離を行った。また、得られた化合物のNMRを測定した。さらに、抽出物のLCMSを詳細に解析することにより、候補化合物の類縁体と思われるピークも検出したため、本化合物についても精製方法を検討した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定通り、昨年度選別した細菌のうちtrans-AT PKS由来の化合物と思われるピークを検出した細菌について、当該条件で大量培養を行い、各種クロマトグラフィーに供することで繰り返し精製を行い化合物を単離することができた。また、本化合物の類縁体と思われる化合物も検出したため、それについても精製条件を検討した。

Strategy for Future Research Activity

本年度において単離した候補化合物は、NMRを測定した結果、構造決定をするには少量であったため、今後はさらに大量培養を行い候補化合物の増量を行う。同時に、精製条件の検討を行い、より効率的な化合物の精製を行う。
得られた化合物について各種2次元NMRを測定し構造決定を行うとともに、生物活性についても検討を行う。
また、類縁体と思われる化合物についても精製を行い、同様に構造決定、生物活性試験を行う。

Causes of Carryover

初年度において、NCBIで公開されているデータベースからゲノム情報を得て、バイオインフォマティクス技術を用いてゲノム情報の解析を行い、候補となる細菌を選択する過程が主であったため、消耗品等に関わる経費が予定より少なかった。次年度および今年度では、これらの微生物をさらに大量培養し有機化学実験および生化学的実験を行うための経費として使用する計画である。