2013 Fiscal Year Annual Research Report
放線菌の転写・翻訳系改変による潜在能力活性化機構の解明と二次代謝産物発掘への応用
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25712008
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
保坂 毅 信州大学, 農学部, 准教授 (50391206)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 放線菌 / 二次代謝 / 抗生物質 / 変異 / 転写 / RNAポリメラーゼ / 翻訳 / リボソーム |
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| Research Abstract |
以下に示す３つの課題に取り組み，放線菌の転写・翻訳系改変による潜在的二次代謝能活性化機構を解明する上での重要な知見をいくつか得た。加えて，ここで得られた知見をもとに本研究の応用面 (放線菌の潜在的二次代謝能活性化による有用化合物の効率的探索) を拡大させるための新たな方向性も生み出した。
1. 抗生物質耐性変異による放線菌の二次代謝活性化機構の解明. Streptomyces 属放線菌の潜在的二次代謝能を強力に引き出す作用があるエリスロマイシン耐性変異 (rrnC の23S rRNA 遺伝子における点変異A2281G変異) を新たに特定し，放線菌の二次代謝活性化における同変異の重要性について生理・生化学的な面から解析した。一方，放線菌基準株 Streptomyces coelicolor A3(2) の抗生物質高生産リボソームタンパク質 S12 変異株を用いた生化学・分子生物学的解析から，特定のリボソーム変異には放線菌の転写の仕組みを大幅に変化させる作用があり，このことが二次代謝活性化に大きく寄与する（抗生物質高生産を引き起こす）ことを突き止めた。さらに，リボソーム変異により局在や機能が変化したリボソーム会合タンパク質がこの現象に深く関わる可能性を見出した。
2. 抗生物質のホルミシスによる放線菌の二次代謝活性化機構の解析. １の検討過程で翻訳系に作用する抗生物質のホルミシスにより放線菌の潜在的二次代謝能を強力に引き出せることを新たに見出し（論文投稿中），その仕組みの解明にも着手した。
3. 放線菌の転写・翻訳系改変による新しい二次代謝産物の探索. 翻訳系に作用する抗生物質リンコマイシンを用いた活性化アプローチで Streptomyces 属放線菌の潜在的二次代謝能を引き出すことに成功し，calcium-dependent antibiotic (CDA) の新奇類縁体を発見した。
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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
研究実績の概要で述べた通り，放線菌の翻訳系（リボソーム）改変による二次代謝活性化に関する研究については，基礎および応用の両面からみて当初の予定以上の達成度にある。実際に，本年度の研究成果をまとめ，学会発表（４件）だけでなく国際的評価が高い雑誌（Applied and Environmental Microbiology 誌）への投稿にまで至っている。加えて，翻訳系を標的とする抗生物質のホルミシスによる放線菌の二次代謝活性化といった本研究を発展させる上での重要な研究視点も生み出している。一方，転写系（RNA ポリメラーゼ）改変側の研究に関しては，実験材料の準備が予定通りに進まず，研究への着手時期が遅れた。ただし，次年度（平成２６年度）からの本格的な研究スタートに向けての準備は整っている。以上の理由を総合的に判断し，上記のような自己点検評価に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下に，３つの検討課題に対する具体的な推進方策を述べる。
1. 抗生物質耐性変異による放線菌の二次代謝活性化機構の解明. (1) 翻訳系改変による二次代謝活性化機構の解明. 本年度の成果を受けて，特定のリボソーム変異により局在機能が変化したリボソーム会合タンパク質の転写への関与を分子レベルで詳細に解析し，放線菌の二次代謝活性化における鍵因子であることを実験的に証明する。一方，本年度に新たに特定したエリスロマイシン耐性変異 (rrnC の 23S rRNA 遺伝子における点変異 A2281G 変異) により放線菌の二次代謝が活性化する仕組みを生化学・分子生物学的な面から詳細に解析する。(2) 転写系改変による二次代謝活性化機構の解明. 本年度に取得した放線菌基準株 S. coelicolor A3(2) の抗生物質高生産 RNA ポリメラーゼ変異株を用いて，転写機能の変化と二次代謝活性化との因果関係を分子レベルで解析する。
2. 抗生物質ホルミシスによる放線菌の二次代謝活性化機構の解析. トランスクリプトーム解析やプロテオーム解析を実施し，抗生物質ホルミシスによる放線菌の二次代謝活性化現象を生化学・分子生物学的な面から詳細に解析する。
3. 放線菌の転写・翻訳系改変による新しい二次代謝産物の探索. 転写・翻訳系を標的とする抗生物質を利用したアプローチ（抗生物質耐性変異と抗生物質ホルミシスによる二次代謝活性化アプローチ）を様々な放線菌に活用し，新たに生産される二次代謝産物の単離・精製および構造解析に取り組み，それらの中から有用性の高い新奇化合物を探索する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
・当初計画では，備品（蛍光スペクトロメーター）を購入予定であったが，種々の検討により当該備品を使用せずに解析可能な手法を確立できたため，購入を見送った。従って，次年度使用額が生じた。
・技能補佐員（実験補助の非常勤職員）の雇用時期が当初予定よりも遅れたため，次年度使用額が生じた。
・当初計画では，海外出張を本年度実施予定であったが，研究の進捗状況により，次年度実施することになったため，次年度使用額が生じた。
・当初計画で購入予定であった備品（蛍光スペクトロメーター）の費用は，当該備品を使用しない代替解析法で必要となる研究消耗品（生化学・分子生物学実験関連試薬）の購入費の一部として使用する。
・その他については，次年度分の技能補佐員（実験補助の非常勤職員）の人件費および海外出張に係る費用の一部に充てる。
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Research Products
(5 results)
