2013 Fiscal Year Research-status Report
糸状菌の環境応答攪乱による休眠二次代謝遺伝子クラスター覚醒
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23580125
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
本山 高幸 独立行政法人理化学研究所, 長田抗生物質研究室, 専任研究員 (70291094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣田 洋 独立行政法人理化学研究所, 理研-KRIBB連携研究ユニット, 客員研究員 (00126153)
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| Keywords | イネいもち病菌 / 天然化合物 / シグナル伝達 / 生合成 / 農薬 |
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| Research Abstract |
糸状菌の休眠二次代謝遺伝子を強制的に覚醒させ、利用・解析可能にすることを目的に、モデル植物病原糸状菌であるイネいもち病菌を用いて、環境応答情報伝達系因子に注目した研究を行っている。昨年度までに、二成分情報伝達系で働くp38 MAPキナーゼ（p38 MAPK）とHPtの二重遺伝子破壊によりポリケタイド化合物ネクトリアピロンが生産誘導されること、p38 MAPKの遺伝子破壊あるいはDMSO処理によりポリケタイド-非リボソームペプチド融合化合物テヌアゾン酸が生産誘導されることを明らかにしていた。糸状菌二次代謝のグローバルレギュレーターLaeAのテヌアゾン酸生産誘導への関与を解析するため、イネいもち病菌のオルソログ遺伝子LAE1を破壊したところDMSO処理によるテヌアゾン酸生産誘導が起こらなくなり、大量発現させたところDMSO非存在下でも生産誘導が起こるようになり、テヌアゾン酸生産へのLAE1の関与が明らかになった。p38 MAPK遺伝子（OSM1）破壊株でのテヌアゾン酸生産誘導へのLAE1の関与を解析するために、OSM1とLAE1の二重遺伝子破壊株を作製したところ、この株ではテヌアゾン酸の生産誘導が起こらなくなり、p38 MAPK遺伝子破壊によるテヌアゾン酸生産誘導はLAE1を介して起きていることが示唆された。別の二つのMAPK遺伝子（PMK1、MPS1）の遺伝子破壊株及び大量発現株を作製し、代謝物を解析した結果、両遺伝子とも大量発現株でテヌアゾン酸の生産誘導が認められ、これらのMAPKの二次代謝制御への関与が明らかとなった。テヌアゾン酸は特に強い抗菌活性を示すことはなかったが、イネいもち病菌とテヌアゾン酸を同時にイネに散布すると、イネいもち病菌のイネに対する感染能の低下が観察された。
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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
本年度は休眠二次代謝遺伝子クラスター発現制御メカニズムの解析等を目的にした。昨年度までに、二成分情報伝達系かく乱により生産誘導される化合物3個（ネクトリアピロン、ネクトリアピロンの新規類縁体、テヌアゾン酸）を見出すことに成功し、ネクトリアピロンの生合成遺伝子クラスターの同定に成功した。また、エピジェネティックな制御を行う化合物によりネクトリアピロンやテヌアゾン酸の生産誘導が引き起こされないことから、二成分情報伝達系かく乱による生産誘導はこれらの化合物とは異なるメカニズムで引き起こされていることを明らかにしている。本年度は、テヌアゾン酸の生産誘導が別の二つのMAPKの遺伝子破壊によっても引き起こされること、p38 MAPK遺伝子破壊によるテヌアゾン酸生産誘導がLAE1を介して起きていること等を明らかにした。以上のように、おおむね順調に研究が進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度、当初の計画から変更し環境応答情報伝達系因子の遺伝子操作による休眠遺伝子覚醒に集中することにし、新たな条件での二次代謝産物の生産誘導を見出している。今年度は、計画変更に伴い新たに見出した二次代謝産物生産誘導条件で生産誘導される化合物と、化合物の生産誘導メカニズムの解析等を行い、研究成果発表を行う。
二次代謝産物生産誘導が引き起こされる様々な条件の遺伝子発現をRNA-seq等により解析し、発現制御される遺伝子の違いを明らかにし、生産誘導される化合物の生合成遺伝子クラスターを同定する。
化合物による休眠遺伝子覚醒を可能にするために、新たに見出した二次代謝制御に関与する情報伝達系因子の結合化合物を化合物アレイにより探索する。結合化合物が得られたら、実際に二次代謝活性化を行う活性があるかどうかを解析する。
イネいもち病菌以外の糸状菌を用いて、イネいもち病菌の場合と同様の方法で二次代謝産物生産誘導が可能かどうかを解析し、一般性を明らかにする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額が628,939円生じた。GUSレポーター系を用いた探索と化合物アレイによる探索を行いヒット化合物の解析を行う予定であったが、ヒット化合物が少なかったため計画を変更し、環境応答情報伝達系因子の遺伝子操作による休眠遺伝子覚醒に集中することにし、新たな条件での二次代謝産物の生産誘導を見出した。このような計画変更に伴い、主にヒット化合物の解析に関する研究費が減少し未使用額が生じた。
次年度は、計画変更に伴い新たに見出した二次代謝産物生産誘導条件で生産誘導される化合物と、化合物の生産誘導メカニズムの詳細な解析と、それに関する学会での発表等を行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
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[Journal Article] Terpendole E and its derivative inhibit STLC- and GSK-1-resistant Eg52014
Author(s)
Yuka Tarui, Takumi Chinen, Yoko Nagumo, Takayuki Motoyama, Toshiaki Hayashi, Hiroshi Hirota, Makoto Muroi, Yasuyuki Ishii, Hisae Kondo, Hiroyuki Osada, and Takeo Usui
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Journal Title
Chembiochem
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Identification and characterization of an inhibitor of trichothecene 3-O-acetyltransferase, TRI101, by the chemical array approach2013
Author(s)
Yuichi Nakajima, Tatsuro Kawamura, Kazuyuki Maeda, Hinayo Ichikawa, Takayuki Motoyama, Yasumitsu Kondoh, Tamio Saito, Tetsuo Kobayashi, Minoru Yoshida, Hiroyuki Osada, Makoto Kimura
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Journal Title
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 77
Pages: 1958-1960
DOI
Peer Reviewed
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