カイメン―共生微生物間化学コミュニケーションの解析と有用共生微生物の可培養化

• 研究領域: 化学コミュニケーションのフロンティア
• 研究課題/領域番号: 17H06403
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松永 茂樹 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (60183951)
• 研究分担者: 高田 健太郎 北里大学, 海洋生命科学部, 准教授 (90455353)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 76,180千円 (直接経費: 58,600千円、間接経費: 17,580千円); 2021年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2020年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2019年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2018年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2017年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
• キーワード: カイメン / 共生 / 微生物 / 共生微生物 / ケミカルコミュニケーション / 物質生産 / 共生微意生物 / 生産者 / 培養 / Theonella swinhoei / 共栄微生物 / メタボローム

研究成果の概要

内部が黄色のカイメンTheonella swinhoei (TSY)および内部が白色のT. swinhoei (TSW)を、それぞれ解離後分画して、いずれからも互いに異なる３種類以上の共生微生物Entotheonellaを取得し、本微生物の多様性を初めて明らかにした。カイメンのケミカルシグナルの存在下、種々条件を変えてEntotheonellaの培養を試みたが、増殖は認められなかった。また、Mycale属カイメンから分離した微生物叢をメタゲノム解析に付し、5種の共生微生物の全ゲノムデータを取得し、mycalolideの生合成遺伝子を含むバクテリアを同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

カイメンTheonella swinhoeiおよびMycale sp.に含まれる生物活性物質の生産者と目される共生微生物の分離および同定をおこなった。T. swinhoeiから多数のEntotheonellaを初めて見出し、カイメンにおける化合物生産の原点を明らかにした。また、Mycale sp.から目的化合物の生合成遺伝子を保有するバクテリアの同定をおこなった。これらの発見は、カイメン由来の有用物質の生産機構の解明の一助となり、共生微生物を用いた物質生産への道を開くものである。

研究成果

• [雑誌論文] Deep-Sea Marine Sponge: Application of Asymmetric Dihydroxylation in Structure Elucidation (2021)
  • 著者名/発表者名: 1)Kanki, D., Imai, K., Ise, Y., Okada, S., Matsunaga, S.
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 84 号: 5 ページ: 1676-1680
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.1c00320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homophymamide A, Heterodetic Cyclic Tetrapeptide from a Homophymia sp. Marine Sponge: A Cautionary Note on Configurational Assignment of Peptides That Contain a Ureido Linkage (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanki D, Nakamukai S, Ogura Y, Takikawa H, Ise Y, Morii Y, Yamawaki N, Takatani T, Arakawa O, Okada S, Matsunaga S
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 84 号: 6 ページ: 1848-1853
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.1c00336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure Elucidation of Calyxoside B, a Bipolar Sphingolipid from a Marine Sponge Cladocroce sp. through the Use of Beckmann Rearrangement (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugawara Kenji、Watarai Hiroshi、Ise Yuji、Yokose Hisayoshi、Morii Yasuhiro、Yamawaki Nobuhiro、Okada Shigeru、Matsunaga Shigeki
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 19 号: 6 ページ: 287-287
  • DOI: 10.3390/md19060287
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myrindole A, an Antimicrobial Bis-indole from a Marine Sponge Myrmekioderma sp. (2021)
  • 著者名/発表者名: Moosmann Philipp、Taniguchi Tohru、Furihata Kazuo、Utsumi Hiroaki、Ise Yuji、Morii Yasuhiro、Yamawaki Nobuhiro、Takatani Tomohiro、Arakawa Osamu、Okada Shigeru、Matsunaga Shigeki
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 9 号: 9 ページ: 3477-3480
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.1c00922
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microsclerodermins N and O, cytotoxic cyclic peptides containing a p-​ethoxyphenyl moiety from a deep-sea marine sponge Pachastrella sp. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tian T, Takada K, Ise. Y, Ohtsuka S, Okada S, Matsunaga S
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 76 号: 10 ページ: 130997-130997
  • DOI: 10.1016/j.tet.2020.130997
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heptavalinamide A, an Extensively N-Methylated Linear Nonapeptide from a Cyanobacterium Symploca sp. and Development of a Highly Sensitive Analysis of N,N-Dimethylvaline by LCMS (2020)
  • 著者名/発表者名: Suo R, Watanabe, R, Takada, K, Suzuki T, Oikawa H, Itoi S, Sugita H, Matsunaga S
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 22 号: 4 ページ: 1254-1258
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.9b04420
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metachromins X and Y from a marine sponge Spongia sp. and their effects on cell cycle progression. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hitora Y, Takada K, Ise Y, Woo S.P, Inoue S, Mori N, Takikawa H, Nakamukai S, Okada S, Matsunaga S
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 28 号: 2 ページ: 115233-115233
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2019.115233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and identification of N6-isopentenyladenosine as the cytotoxic constituent of a marine sponge Oceanapia sp. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamukai Shohei、Ise Yuji、Ohtsuka Susumu、Okada Shigeru、Matsunaga Shigeki
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 83 号: 11 ページ: 1985-1988
  • DOI: 10.1080/09168451.2019.1630258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Poecillastrin H, a Chondropsin-type Macrolide with a Conjugated Pentaene Moiety, from a Characella sp. Marine Sponge (2018)
  • 著者名/発表者名: Rei Suo, Kentaro Takada, Raku Irie, Ryuichi Watanabe, Toshiyuki Suzuki, Yuji Ise, Susumu Ohtsuka, Shigeru Okada, and Shigeki Matsunaga
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 81(5) 号: 5 ページ: 1295-1299
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.8b00180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stellatolide H, a cytotoxic peptide lactone from a deep-sea sponge Discodermia sp. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakamukai Shohei、Takada Kentaro、Furihata Kazuo、Ise Yuji、Okada Shigeru、Morii Yasuhiro、Yamawaki Nobuhiro、Takatani Tomohiro、Arakawa Osamu、Gustafson Kirk R.、Matsunaga Shigeki
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 59 号: 26 ページ: 2532-2536
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2018.05.033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Miuramides A and B, Trisoxazole Macrolides from a Mycale sp. Marine Sponge, That Induce a Protrusion Phenotype in Cultured Mammalian Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Rei Suo, Kentaro Takada, Hisanori Kohtsuka, Yuji Ise, Shigeru Okada, and Shigeki Matsunaga
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 81(4) 号: 4 ページ: 1108-1112
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.8b00101
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2.Fukuhara, K., Takada, K.*, Watanabe, R., Suzuki, T., Okada, S., Matsunaga, S.* Colony-wise Analysis of a Theonella swinhoei Marine Sponge with a Yellow Interior Permitted the Isolation of Theonellamide I. (2018)
  • 著者名/発表者名: 2.Fukuhara, K., Takada, K.*, Watanabe, R., Suzuki, T., Okada, S., Matsunaga, S.*
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 81 号: 11 ページ: 2595-2599
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.8b00591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Poecillastrin E, F, and G, cytotoxic chondropsin-type macrolides from a marine sponge Poecillastra sp. (2018)
  • 著者名/発表者名: Raku Irie, Yuki Hitora, Yuji Ise, Shigeru Okada, Kentaro Takada, Shigeki Matsunaga
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 74 号: 13 ページ: 1430-1434
  • DOI: 10.1016/j.tet.2018.01.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lactomycins A-C, Dephosphorylated Phoslactomycin Derivatives that Inhibit Cathepsin B, from the Marine-derived Streptomyces sp. ACT232 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yi Sun, Rogie Royce Carandang, Yuta Harada, Shigeru Okada, Kazutoshi Yoshitake, Shuichi Asakawa, Yuichi Nogi, Shigeki Matsunaga, Kentaro Takada
  • 雑誌名: Mar. Drugs 巻: 16 号: 2 ページ: 70-70
  • DOI: 10.3390/md16020070
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Resolution of the Confusion in the Assignments of Configuration for the Ciliatamides, Acylated Dipeptides (2017)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Takada, Raku Irie, Rei Suo, Shigeki Matsunaga
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 80 号: 10 ページ: 2845-2849
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.7b00684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure Revision of Poecillastrin C and the Absolute Configuration of the β-Hydroxyaspartic Acid Residue (2017)
  • 著者名/発表者名: Raku Irie, Kentaro Takada, Yuji Ise, Susumu Ohtsuka, Shigeru Okada, Kirk R. Gustafson, Shigeki Matsunaga
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 19 号: 19 ページ: 5395-5397
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b02835
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 生物活性海洋天然物の単離・構造決定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松永茂樹
  • 学会等名: 第23回天然薬物の開発と応用シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ゴン曽根産未同定種カイメン由来新規スフィンゴ糖脂質の単離と構造決定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 菅原憲二・岡田茂・松永茂樹
  • 学会等名: 日本水産学会春季大会
• [学会発表] サンゴ曽根産Neopeltidae科カイメン由来新規ペプチドの単離および構造決定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 神吉大地・中迎菖平・岡田茂・松永茂樹
  • 学会等名: 日本水産学会春季大会
• [学会発表] 大島新曽根産Luffariella属カイメン由来新規テルペン類の単離および構造決定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 神吉大地・今井健・岡田茂・松永茂樹
  • 学会等名: 日本水産学会春季大会
• [学会発表] Microsclerodermins N-P from deep-sea marine sponges (2020)
  • 著者名/発表者名: Tian, T., Takada, K., Okada, S., Matsunaga, S.
  • 学会等名: 令和2年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 大島新曽根産カイメンからのノルトプセンチンＢダイマーの単離および構造決定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中迎菖平、岡田茂、松永茂樹
  • 学会等名: 令和2年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 未同定種カイメンから単離した新規環状ペプチドの単離と構造 (2020)
  • 著者名/発表者名: 神吉大地、中迎菖平、岡田茂、松永茂樹
  • 学会等名: 令和2年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] Biologically active sponge metabolites isolated through cell-based assays (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, S.
  • 学会等名: 12th International Marine Biotechnology Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Natural products chemistry and chemical biology of sponge-derived secondary metabolites (2019)
  • 著者名/発表者名: Tkada, K.
  • 学会等名: International Workshop on Sponge Taxonomy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カイメンの二次代謝産物生産を可能にする化学コミュニケーション (2019)
  • 著者名/発表者名: 松永茂樹、高田健太郎、藤田雅紀
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] Two cytotoxic cyclic peptides from an unidentified marine sponge (2019)
  • 著者名/発表者名: 田添、高田健太郎、岡田茂、松永茂樹
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 大島新曽根産カイメンからのイソペンテニルアデノシンの単離 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中迎菖平・岡田茂、松永茂樹
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 石垣島川平湾産のシアノバクテリアから見出した新規ペプチドの単離と構造決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 周防玲、高田健太郎、岡田茂、松永茂樹
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 細胞の形態変化を指標とした大要天然物の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 周防玲、高田健太郎、幸塚久典、伊勢優史、入江樂、渡邊龍一、鈴木敏之、大塚攻、岡田茂、松永茂樹
  • 学会等名: 第60回天然有機化合物討論会
• [学会発表] Biologically active marine metabolites isolated through cell-based assays (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Matsunaga
  • 学会等名: Fifty Years of Marine Natural Products, Ecology and Drug Development
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] "海綿動物由来の細胞毒性物質を生産する共生微生物の発見と伝播機構の解明 " (2018)
  • 著者名/発表者名: 高田健太郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 海綿動物由来の細胞毒性物質を生産する共生微生物の発見と伝播機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高田健太郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] Discovery and structure revision of biologically active marine natural products (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Matsunaga
  • 学会等名: 2018 International symposium on marine natural products
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カイメン由来の細胞毒性マクロライドpoecillastrin類の構造訂正 (2018)
  • 著者名/発表者名: 入江樂、高田健太郎、岡田茂、松永茂樹、伊勢優史、大塚攻、Kirk R. Gustafson
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] Poecillastra属カイメン由来新規poecillastrin 類縁体の単離と構造決定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 周防玲、高田健太郎、入江 樂、渡邊龍一、鈴木敏之、大塚攻、岡田茂、松永茂樹
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] Cell-based assay によって Mycale属カイメンから見出したmiuramide 類の単離と構造決定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 周防玲、高田健太郎、岡田茂、幸塚久典、松永茂樹
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] カイメンTheonella swinhoei 由来の分布に個体差のあるtheonellamide 類縁体の単離と構造決定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福原和哉，高田健太郎，岡田茂，松永茂樹
  • 学会等名: 第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [学会発表] カイメン由来の抗腫瘍性物質poecillastrin 類の構造研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 入江樂，人羅勇気，高田健太郎，岡田茂，松永茂樹
  • 学会等名: 第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [学会発表] Mycale 属カイメンからの新規mycalolide 類縁体の単離と構造決定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 周防玲，高田健太郎，岡田茂，幸塚久典，松永茂樹
  • 学会等名: 第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [学会発表] Discovery and chemistry of biologically active marine natural products (2017)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Matsunaga, Kentaro Takada, Yuki Hitora, Reiko Ueoka, Shigeru Okada, Yuji Ise
  • 学会等名: International symposium "Fisheries science for future generation"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Biologically active secondary metabolites derived from marine-derived actinomycetes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Takada
  • 学会等名: International symposium "Fisheries science for future generation"
  • 国際学会
• [学会発表] Structure investigation of poecillastrins (2017)
  • 著者名/発表者名: Raku Irie, Kentaro Takada, Shigeru Okada, Shigeki Matsunaga
  • 学会等名: International symposium "Fisheries science for future generation"
  • 国際学会
• [学会発表] Structure and Biosynthesis of Surugamides (2017)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Ninomiya, Yohei Katsuyama, Takefumi Kuranaga, Masayuki Miyazaki, Yuichi Nogi, Shigeru Okada
  • 学会等名: International symposium "Fisheries science for future generation"
  • 国際学会
• [学会発表] Theonellamide H, a “Colony Dependent” Cytotoxic Peptide from the Marine Sponge Theonella swinhoei (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Fukuhara, Kentaro Takada, Shigeru Okada, Shigeki Matsunaga
  • 学会等名: International symposium "Fisheries science for future generation"
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation and actin assisted structure conversion of a trisoxazole macrolide (2017)
  • 著者名/発表者名: Rei Suo, Kentaro Takada, Shigeru Okada, Shigeki Matsunaga
  • 学会等名: International symposium "Fisheries science for future generation"
  • 国際学会
• [学会発表] 生物活性海洋天然物の探索：単離、構造決定、構造訂正 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松永茂樹
  • 学会等名: 第10回北里化学シンポジウム
  • 招待講演