海綿共生細菌Entotheonella属による多様な生物活性物質生産機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15H03112
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 脇本 敏幸 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (70363900)
• 連携研究者: 倉永 健史 北海道大学, 大学院薬学研究院, 講師 (70625201) ; 江上 蓉子 北海道大学, 大学院薬学研究院, 助教 (50758612)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2015年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 海綿動物 / 生合成遺伝子 / 生物活性物質 / 生合成 / 共生微生物 / 海綿共生微生物 / 二次代謝産物 / ペプチド / 海綿 / Entotheonella

研究成果の概要

海洋無脊椎動物の中でもとりわけ海綿動物は天然生物活性物質の宝庫として知られている。海綿動物が保有する多様な生物活性物質の多くは共生微生物によって生産され、化学防御物質として機能すると考えられている。それらの中には強力な生物活性を示し、医薬品のリード化合物として有望視されるものが複数存在する。本研究では海綿共生微生物Entotheonellaが有する物質生産能をさらに詳細に検証するために、様々な種の海綿動物を対象に生合成遺伝子の取得や新規代謝産物の探索を進めることで、Entotheonella属バクテリアの海綿共生細菌としての普遍性や生産菌としての重要性を明らかにすることを目的とした。

研究成果

• [国際共同研究] ETH Zurich(Switzerland)
• [国際共同研究] ETH, Zurich(Switzerland)
• [雑誌論文] Diastereoselective total synthesis and structural confirmation of surugamide F (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuranaga Takefumi、Fukuba Atsuki、Ninomiya Akihiro、Takada Kentaro、Matsunaga Shigeki、Wakimoto Toshiyuki
  • 雑誌名: Chemical and Pharmaceutical Bulletin 巻: 66
  • NAID: 130007382323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthetic insights of calyculin- and misakinolide-type compounds in “Candidatus Entotheonella sp.” (2018)
  • 著者名/発表者名: Uria Agustinus、Piel Joern、Wakimoto Toshiyuki
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 604
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Palmitoyl lactic acid induces adipogenesis and a brown fat-like phenotype in 3T3-L1 preadipocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Uno Yuka、Yamamoto Hirona、Shuto Takatsuki、Sato Yoshinori、Kuranaga Takefumi、Yazawa Kazunaga、Ono Yasuo、Wakimoto Toshiyuki
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids 巻: 1863 号: 7 ページ: 772-782
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2018.04.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein phosphatases 1 and 2A and their naturally occurring inhibitors: current topics in smooth muscle physiology and chemical biology (2017)
  • 著者名/発表者名: Takai Akira、Eto Masumi、Hirano Katsuya、Takeya Kosuke、Wakimoto Toshiyuki、Watanabe Masaru
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 68 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1007/s12576-017-0556-6
  • NAID: 40021443577
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Total synthesis of theonellapeptolide Id (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuranaga, T., Enomoto, A., Tan, H., Fujita, K., Wakimoto, T.
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 19 号: 6 ページ: 1366-1369
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b00249
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Toward dark matter of natural products” (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto, T.
  • 雑誌名: Chem. Rec. 巻: 17 号: 11 ページ: 1124-1134
  • DOI: 10.1002/tcr.201700009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of pyridinium with three indole moieties as an antimicrobial agent (2017)
  • 著者名/発表者名: Okada, M., Sugita, T., Wong, C. P., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Nat. Prod., 巻: 80 号: 4 ページ: 1205-1209
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.6b01152
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of giant modular PKSs provides insight into genetic mechanism for structural diversification of aminopolyol polyketides (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhang, L., Hashimoto, T., Qin, B., Hashimoto, J., Kozone, I., Kawahara, T., Okada, M., Awakawa, T., Ito, T., Asakawa, Y., Ueki, M., Takahashi, S., Osada, H., Wakimoto, T., Ikeda, H., Shin-ya, K., Abe, I.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 号: 7 ページ: 1740-1745
  • DOI: 10.1002/anie.201611371
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Calyculin: Nature’s way of making the sponge-derived cytotoxin (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto, Y. Egami, I. Abe
  • 雑誌名: Nat. Prod. Rep. 巻: 未定 号: 6 ページ: 751-760
  • DOI: 10.1039/c5np00123d
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An unusual chimeric diterpene synthase from Emericella varicolor and its functional conversion into a sesterterpene synthase by domain swapping (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Qin, Y. Matsuda, T. Mori, M. Okada, Z. Quan, T. Mitsuhashi, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 5 ページ: 1658-1661
  • DOI: 10.1002/anie.201509263
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metagenomic analysis of the sponge Discodermia reveals the production of the cyanobacterial natural product kasumigamide by 'Entotheonella' (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, Y., Egami, Y., Kimura, M., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 号: 10 ページ: e0164468-e0164468
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164468
  • NAID: 120005893293
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sulfoureido lipopeptides from the marine sponge Discodermia kiiensis (2016)
  • 著者名/発表者名: Tan, K. C., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 79 号: 9 ページ: 2418-2422
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.6b00586
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural diversification of lyngbyatoxin A by host-dependent heterologous expression of the tleABC biosynthetic gene cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhang, L., Hoshino, S., Awakawa, T., Wakimoto, T., Abe, I.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 17 号: 15 ページ: 1407-1411
  • DOI: 10.1002/cbic.201600229
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biosynthetic gene cluster for surugamide A encompasses an unrelated decapeptide, surugamide F (2016)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, A., Katsuyama, Y., Kuranaga, T., Miyazaki, M., Nogi, Y., Okada, S., Wakimoto, T., Ohnishi, Y., Matsunaga, S., Takada, K.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 17 号: 18 ページ: 1709-1712
  • DOI: 10.1002/cbic.201600350
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Concise synthesis of anserine: efficient solvent tuning in asymmetric hydrogenation reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, K. Shimizu, Y. Koizumi, T. Wakimotoa, Y. Hamashima, T. Asakawa, M. Inai, T. Kan
  • 雑誌名: Synlet 巻: 27 号: 19 ページ: 2734-2736
  • DOI: 10.1055/s-0035-1562796
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Syntheses of methylated catechins and theaflavins using the Ns group to protect and deactivate the phenol (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Asakawa, Y. Kawabe, A. Yoshida, Y. Aihara, T. Manabe, Y. Hirose, A. Sakurada, M. Inai, Y. Hamashima, T. Furuta, T. Wakimoto, T. Kan
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 69 号: 4 ページ: 299-312
  • DOI: 10.1038/ja.2016.14
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海綿共生微生物による生物活性物質の生産 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江上蓉子, 脇本敏幸, 阿部郁朗
  • 雑誌名: バイオインダストリー 巻: 33 ページ: 11-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncovering the unusual D-ring construction in terretonin biosynthesis by collaboration of a multifunctional cytochrome P450 and a unique isomerase (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, Y., Iwabuchi, T., Wakimoto, T., Awakawa, T., Abe, I.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 9 ページ: 3393-3401
  • DOI: 10.1021/jacs.5b00570
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for the β-carboline alkaloids production by the microbial homodimeric enzyme McbB (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, S. Hoshino, S. Sahashi, T. Wakimoto, T. Matsui, H. Morita, I. Abe
  • 雑誌名: Chem. Biol. 巻: 17 号: 7 ページ: 1501-1504
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2015.06.006
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chojalactones A-C, Cytotoxic Butanolides Isolated from Streptomyces sp. Cultivated with Mycolic Acid Containing Bacterium. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoshino S, Wakimoto T, Onaka H, Abe I.
  • 雑誌名: Org Lett. 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1501-1504
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b00385
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Production of indole antibiotics induced by exogenous gene derived from sponge metagenome (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Takeshige, Y. Egami, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: Mol. BioSyst. 巻: 11 号: 5 ページ: 1290-1294
  • DOI: 10.1039/c5mb00131e
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dietziamides, novel tetramic acid dimers from Dietzia timorensis MZ-3 with antioxidative activity (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Hoshino, T. Wakimoto, H. Zhang, F. Hayashi, M. Okada, I. Abe
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 25 号: 18 ページ: 3953-3955
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.07.035
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Niizalactams A-C, multicyclic macrolactams isolated from combined culture of Streptomyces with mycolic acid-containing bacterium (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Hoshino, M. Okada, T. Wakimoto, H. Zhang, F. Hayashi, H. Onaka, I. Abe
  • 雑誌名: J. Nat. Prod. 巻: 78 号: 12 ページ: 3011-3017
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.5b00804
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 海綿動物の化学防御を担う共生細菌 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江上蓉子、脇本敏幸、阿部郁朗
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 34 ページ: 412-416
  • NAID: 40020416788
  • 査読あり
• [学会発表] メタゲノムマイニングによる海綿由来新規天然物の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 日本薬学会第138会
  • 招待講演
• [学会発表] Toward the dark matter of marine natural products (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: International Symposium on Marine Natural Products
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] メタゲノムマイニングによる海綿由来新規天然物の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 理研シンポジウム、高磁場・高感度NMR利活用促進のための天然物分野における日中連携シンポジウム2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Marine sponge-derived metagenomes/uncultured bacteria - a rich source of novel natural product biosynthetic genes (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto Toshiyuki
  • 学会等名: South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Marine sponge-derived metagenomes/uncultured bacteria - a rich source of novel natural product biosynthetic genes (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto Toshiyuki
  • 学会等名: Jinan University, College of Pharmacy, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Marine sponge-derived metagenomes/uncultured bacteria - a rich source of novel natural product biosynthetic genes (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto Toshiyuki
  • 学会等名: International Conference on Marine Biodiversity and Biotechnology, Jakarta, Indonesia
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Marine sponge-derived metagenomes/uncultured bacteria - a rich source of novel natural product biosynthetic genes (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto Toshiyuki
  • 学会等名: 1st China-Japan Joint Symposium on Natural Product Biosynthesis, Shanghai, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Activated Chemical Defense of Japanese Marine Sponge Discodermia calyx (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto Toshiyuki
  • 学会等名: ISCE/APACE, Kyoto, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Marine sponge-derived metagenomes/uncultured bacteria - a rich source of novel natural product biosynthetic genes (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto Toshiyuki
  • 学会等名: 9th US-Japan Seminar on Natural Product Biosynthesis, UCLA Lake Arrowhead Conference Center, California, USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Bacterial Symbiont in Japanese Marine Sponges Produces Biologically Active Metabolites (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: The 3rd Myanmar-Japan International Symposium
  • 発表場所: Pathein, Myanmar
  • 年月日: 2016-12-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海綿動物由来生物活性物質の探索と生合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 若手研究者のための有機化学札幌セミナー
  • 発表場所: 北海道大学理学部（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] Marine sponge-derived metagenomes/uncultured bacteria - a rich source of novel natural product biosynthetic genes (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: Czech-Japan Joint Workshop
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 難培養微生物を起源とする海綿由来生物活性物質の生合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] Recent topics in natural product-derived protein phosphatase inhibitors (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto
  • 学会等名: 第93回 日本生理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] Activated Chemical Defense of a Sponge-Microbe Association (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto
  • 学会等名: Gordon Research Conference Marine Natural Products
  • 発表場所: Ventura, CA, USA
  • 年月日: 2016-03-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Bacterial Symbiont in Japanese Marine Sponges Produces Biologically Active Metabolites (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto
  • 学会等名: The 4th Frontier Chemistry Center International Symposium
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-02-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海綿―共生微生物系の化学防御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 第67回 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2015-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] 海洋天然物化学が明示した難培養微生物の存在 (2015)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 第50回 天然物化学談話会
  • 発表場所: グリーンピア岩沼（宮城県岩沼市）
  • 年月日: 2015-07-03
  • 招待講演
• [学会発表] 海綿―共生微生物系の化学防御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 第10回 化学生態学研究会
  • 発表場所: 湯の川プリンスホテル渚亭（北海道函館市）
  • 年月日: 2015-06-13
  • 招待講演
• [図書] 天然物の化学ー魅力と展望ー」上村大輔編 (2016)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 出版者: 東京化学同人
• [備考] 北海道大学大学院薬学研究院天然物化学研究室
  • URL: http://www.pharm.hokudai.ac.jp/tennen/index.html