2014 Fiscal Year Research-status Report
エピジェネティック制御を基軸とした地衣菌の休眠遺伝子発現と生物活性天然物の創製
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26460137
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| Research Institution | Kobe Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
棚橋 孝雄 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (20171811)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水品 善之 神戸学院大学, 栄養学部, 准教授 (20307705)
濱田 信夫 大阪市立自然史博物館, その他部局等, その他 (40270764)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 地衣菌培養 / エピジェネティック制御 / 二次代謝の誘導 / 生物活性天然有機化合物 / DNAポリメラーゼ阻害 / ガン細胞増殖抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地衣類は、子嚢菌や担子菌類などの地衣菌が藻類と共生した複合生物体である。地衣類の生産する地衣成分は、植物成分とも菌代謝物とも異なる特徴的な化合物群で、古くから染料や香料、生薬として利用され、また近年は、種々の有用な生物活性から、その重要性が再認識されている。地衣菌は共生体である地衣類から単離培養することが可能であり、人工的な条件下で単離培養すると、藻類が介在しない条件でも地衣成分を生産することから、地衣成分の生合成に関与する遺伝子はすべて地衣菌が備えていると考えられている。一方、地衣菌を単離培養することにより、地衣成分とは構造的に全く異なる、異常な新規二次代謝物を生産することもしばしば認められる。このことから、単離地衣菌には、地衣成分の生合成遺伝子のほかにも多くの二次代謝関連の休眠遺伝子が内在しており、自然界の共生状態ではこれらの発現は抑制されていると予想される。そこで、地衣類より地衣菌を単離培養し、エピジェネティックな手法により休眠遺伝子を発現させることができれば、有用な生物活性をもつ新規二次代謝物の生産が期待される。今年度は、既に単離していたベトナム産地衣Pyrenula sp.および日本産地衣Hematomma sp.の地衣菌を、高濃度の糖を含む寒天培地上、高浸透圧ストレス下で培養することにより、新規化合物を単離・構造決定した。また得られた化合物の DNA 代謝酵素の阻害活性およびガン細胞増殖抑制活性評価を行うことにより、抗がん活性を有する新規化合物を見出した。さらにPyrenula sp.に関しては、rDNAのITS領域を解析し、類似の代謝物を生産するCladobotryum属菌類と比較した。
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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
既に培養を開始していた培養地衣菌に関しては、期待した成果が順調に得られつつある。1. ベトナム産地衣Pyrenula sp. より新規ポリケタイド類を、また日本産地衣Hematomma sp.の地衣菌から新規含窒素化合物を単離、構造を決定した。2. それらのDNAポリメラーゼ阻害活性およびガン細胞増殖抑制活性を評価し、構造活性相関に知見を得た。3. DNA解析により、菌類との遺伝的な関係性について若干の知見を得た。
また、新たにベトナムで採取した固着地衣類の子器から、胞子を放させて純化培養する方法で地衣菌株を得て、単離培養を開始している。現在多数の株を継代しており、種々の培養条件の検討を開始している。またこれらの培養地衣菌を大量培養し、培養条件の検討、代謝物の成分検索ならびに活性評価を実施できる体勢にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定に従って、以下の計画を遂行することにより、新規有用物質の創製につなげる計画である。
まず、26年度に新規化合物を得た地衣菌株について、培養条件を変えることにより、二次代謝のスイッチを入れ替え，新たな代謝経路を発現させることが可能か検討する。また、投与実験により生合成経路について検討を加える。さらに、26年度に新たに地衣類を採集、単離培養している地衣菌株については、1～4の実験を順次実施する。1. TLCで成分のスクリーニングを行い、物質生産している株を選抜し、継代培養する。2. 物質生産株については大量培養し、二次代謝物の単離、構造決定を行う。3. 単離した培養地衣菌の二次代謝物について、DNA topoisomeraseやDNA polymeraseの阻害活性およびガン細胞増殖抑制活性を評価し、抗がん活性を有する活性物質を探索する。4. 物質非生産株については、HDAC阻害剤などによるエピジェネティックな制御により二次代謝の誘導を検討する。
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| Causes of Carryover |
初年度は、新たに採集した地衣類から地衣菌を単離培養することに重点があったため、物品費の支出が少なかったが、平成27年度には構造決定、生物活性評価を行うために物品費の支出が見込まれる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
1. 物質生産株の大量培養、2. 物質非生産株にDAC阻害剤の添加、3. 二次代謝物の単離・構造決定、4. 二次代謝物のDNA topoisomeraseやDNA polymeraseの阻害活性およびガン細胞増殖抑制活性の評価を行う予定で、そのために試薬などの物品費に使用予定である。
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