2013 Fiscal Year Annual Research Report
未利用遺伝子のエピジェネティックな発現制御を介する糸状菌二次代謝物の創生
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25293022
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大島 吉輝 東北大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (00111302)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 糸状菌 / 二次代謝物 / 未利用遺伝子 / エピジェネシス |
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| Research Abstract |
本研究では、糸状菌の二次代謝物生合成に関わる未利用遺伝子を発現させ、特異な化学構造をもつ多様な新規天然物を生産させ、創薬シーズとして有用な天然物のケミカルスペースの拡充をはかった。未利用遺伝子の発現は、(1) ヒストン脱アセチル化酵素などの阻害剤を用いる化学的手法、(2) 糸状菌の二次代謝抑制に関わるエピジェネティック因子をRNAiで抑制する分子生物学的手法の２種の方法によって行った。なお、項目(2)に関しては予備的な実験を実施した。
研究では、生物間相互作用により特異な物質生産能を持ち合わせていると考えられる昆虫寄生糸状菌、植物内生糸状菌を新規天然物の探索源とした。また、多数の創薬シーズを生産することが知られているChaetomium属糸状菌も探索源とした。その結果、シャクヤクの葉から分離したGraphiopsis chlorocephalaをヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるニコチンアミドの添加培地で培養したところ、数種のベンゾフェノンの生産が飛躍的に向上した。シャクヤク内生菌が生産するベンゾフェノン類は構造多様性に富み、塩素原子、高度に酸化されたプレニル基、七員環構造をもつといった特徴がある。キダチアロエに内生するMycosphaerella属菌からは天然には稀な多置換シクロヘキセンジオン骨格を有する新規脂肪族ポリケタイド類が単離された。さらに、Chaetomium indicum菌のドラフトゲノムを取得し、バイオインフォマティクス等を駆使し、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤添加による二次代謝活性化は、ヒストンアセチル化レベルの上昇を伴うエピジェネティック制御によることを初めて明確に示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
エピジェネティック制御においてきわめて重要な役割を担っているヒストン脱アセチル化酵素に対する阻害剤を用いて培養した糸状菌から、珍しい化学構造を有する多数の新規化合物を単離した。加えて、糸状菌の二次代謝物生産とヒストン脱アセチル化酵素阻害との関連を明確にした。これらの結果は６報の論文として国際誌に報告されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
期待以上の成果がでていると考えている、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤等を用いる化学的手法による糸状菌の二次代謝物生産に関してはさらに強く推し進める。
平成２５年度には予備的な実験で留まった、分子生物学的手法による二次代謝物の生合成遺伝子の発現に関する研究は平成２６年度以降に推進する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究では、遺伝子発現の方法として化学的手法と分子生物学的手法を用いる。平成２５年度にはこれら２種を試みる予定であったが、化学的方法により期待を大きく上回る成果をだすことができ、多種多様な新規二次代謝物を得た。そこで、計画を変更して、得られた新規二次代謝物の構造解析等の研究に重点を置くこととなった。その結果、分子生物学的手法で用いる予定の試薬等を購入することが不必要となった。
平成２５年度には予備的な実験で留まっていた分子生物学的手法により遺伝子を発現させる研究を、平成２６年度に実施する。本研究を強力に進めるためには多額の経費が必要となる。したがって、未使用額はその研究に充てることとしたい。
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