2023 Fiscal Year Annual Research Report
Researches on arseno-organic secondary metabolites produced by actinobacteria
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22K20566
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
星野 翔太郎 学習院大学, 理学部, 助教 (10962988)
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2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 有機ヒ素天然物 / 放線菌 / 二次代謝 / 生合成 / 単離構造決定 / メタボローム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放線菌Streptomyces lividans 66(以下66株)は新規有機ヒ素天然物(以下bisenarsan)を生産する事が示唆されていたが、その化学構造は未解明であった。本研究ではまず66株のヒ酸添加培養液よりbisenarsanを単離したが、微量であったため構造決定には至らなかった。一方で微量精製物に対する予備的な構造解析により、bisenarsanが(2-hydroxyethyl)arsonic acid (2-HEA)を部分構造に持つと推測された。そこで、化学合成によって2-HEAを調製して66株の培養培地に添加した所、bisenarsanの大幅な生産増加が認められ最終的な構造決定に至った。先の推測通り、bisenarsanは2-HEAがアシル化を受けた新規天然物であり、放線菌二次代謝産物として同定された初の有機ヒ素化合物であった。現時点でbisenarsanに生理活性は見出されていないが、生合成中間体である2-HEAには抗菌活性が認められた。
また、bisenarsanの推定生合成遺伝子かつ他の放線菌ゲノムに保存されているbsnM及びbsnNについて、遺伝子破壊及び遺伝子相補を行い、両遺伝子がbisenarsan生合成に必須である事を示した。以上の結果により、これまで仮説に留まっていた放線菌における有機ヒ素二次代謝経路の存在は、実験的に初めて立証されたと言える。
続いて、bsnMNホモログを有する66株以外の寄託株や、環境サンプルより分離したヒ素耐性放線菌について、メタボローム解析を中心とした新規有機ヒ素天然物の探索を実施した。しかしながら、ヒ素添加ストレスが放線菌の代謝プロファイルに与える影響は大きく、放線菌培養物における有機ヒ素天然物の特異的が困難であったため、現在の所bisenarsan以外の新規有機ヒ素天然物の発見には至っていない。
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