2015 Fiscal Year Research-status Report
リボソーム攻撃性抗生物質の活用による糸状菌の潜在的二次代謝能活性化技術の確立
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26660059
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
保坂 毅 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (50391206)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 二次代謝 / 糸状菌 / 抗生物質 / 薬剤耐性変異 / ホルミシス / ハイグロマイシン B / MFS トランスポーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの検討から、リボソーム攻撃性抗生物質（ハイグロマイシン B）を活用した遺伝学的（ハイグロマイシン B耐性変異による活性化効果を活用）および生理学的（ハイグロマイシン B のホルミシス効果：濃度依存的現象による活性化効果を活用）に異なる二つの手法で糸状菌（紅麹菌 Monascus pilosus NBRC 4520）の二次代謝能を高められることを明らかにした。加えて、二次代謝能が向上した M. pilosus NBRC 4520 のハイグロマイシンB耐性変異株は、Major Facilitator Superfamily（MFS）トランスポーター遺伝子にフレームシフト変異を有することを見出した。この変異により MFS トランスポーターの 281 番目以降のアミノ酸配列が大きく変わることから、変異株では同トランスポーターの機能が変化している可能性が考えられた。さらに、発現解析の結果から、変異株におけるMFSトランスポーターの mRNA 発現量が親株の約 60% と低いことも新たに突き止めた。一方、紅麹菌 M. pilosus NBRC 4520 は、0.001 mg/mLのハイグロマイシン B 存在下で培養すると（同菌株に対するハイグロマイシン B の最小生育阻止濃度は 0.00008 mg/mL）、変異株と同様に二次代謝産物の生産量が増加する。興味深いことに、そのような条件下でもMFS トランスポーターの mRNA 発現量が低い（ハイグロマイシン B 存在下の発現量は非存在下の約 40% 程度であった）ことが判明した。これらの結果は、MFS トランスポーターの発現低下や機能変化が紅麹菌の二次代謝能向上に関与することを強く示唆した。細菌の潜在的二次代謝能の活性化にはリボソーム変異が関与することが知られている。以上のことから、リボソーム攻撃性抗生物質を用いた同じ手法でも、糸状菌と細菌とでは異なる仕組みで潜在的な二次代謝能が引き出されることが新たに明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要でも述べたように、細菌の潜在的二次代謝能の活性化にはリボソーム変異が関与する一方で、紅麹菌の二次代謝活性化には、MFS トランスポーターの発現低下や機能変化が関与する可能性を新たに見出した。この結果は予想外の新知見であったため、成果発表（学会発表および論文発表）に向けて MFS トランスポーターの変化と二次代謝活性化との因果関係を精密かつ具体的に解析する必要が出てきた。その解析に時間を要しているために、予定よりも進捗状況に遅れが生じ、結果的に成果発表（学会発表および論文発表）も遅れている。
以上の理由を総合判断し、上で述べたような自己点検評価に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
Major Facilitator Superfamily（MFS）トランスポーターの発現および機能変化により糸状菌の二次代謝能が向上する仕組みの解析。紅麹菌 Monascus pilosus NBRC 4520 の野生株と二次代謝能が向上したハイグロマイシン B 耐性変異株を用いて、MFS トランスポーターの変化（遺伝子発現および機能の変化）と二次代謝活性化との因果関係を、生化学・分子生物学的な面から詳しく解析する。加えて、紅麹菌以外の糸状菌においても、同様の現象が起こるか否かを検証する。これらの検討から、MFS トランスポーターが、糸状菌の二次代謝に重要な役割を果たし得ることを実験的に証明する。一方、本研究の応用展開を見据えた上で、糸状菌以外の真核微生物、例えば酵母において、ハイグロマイシン B をはじめとするリボソーム攻撃性抗生物質の遺伝学的（抗生物質耐性変異の効果の活用）および生理学的（抗生物質の濃度依存的現象：抗生物質ホルミシスの効果の活用）手法が、同微生物の潜在能力を引き出す手法として有効か否かを明らかにし、その普遍性の有無を検証する。
なお、平成２８年度における本研究の成果発表の目標を以下のように設定し、その達成の実現を目指す。
学会発表２件：国内１、海外１。原著論文１：国際的に評価が高いとされる専門学術誌。
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| Causes of Carryover |
当初計画では、平成２７年度に研究成果発表（学会発表と論文発表）を行う予定であった。しかし、研究実績の概要および現在までの達成度で述べたように、想定外の新しい知見が得られ、その解析に時間を要しているため、平成２７年度中に成果発表には至らずに、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究成果発表（学会発表と論文発表）を実現させるとともに、研究体制を強化するために、研究補佐員を雇用する。生じた次年度使用額については、平成２８年度請求額と合わせて、それらの費用の一部に充てる予定である。
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