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Bt毒素の進化を模倣した、殺虫タンパク質の人為的改変

研究課題

研究課題/領域番号 17J01066
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 植物保護科学
研究機関東京農工大学

研究代表者

阿出川 さとみ  東京農工大学, 大学院生物システム応用科学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードBacillus thuringiensis / Bt毒素 / ABC transporter / タンパク質工学 / Cry毒素 / ABCトランスポーター / 受容体探索
研究実績の概要

1.Bt毒素新規受容体探索系の改良:Cry1Aaの受容体カドヘリン様タンパク質を初めて、また高いLC-MS/MSスコアで検出できた。これは今までで一番Cry1Aa毒素に結合する膜タンパク質を高濃度に濃縮できたことを意味していたが、それでもABC transporter C2 (ABCC2) は検出できなかった。ABCC2がカイコガ中腸においてカドヘリン様タンパク質よりさらに10倍低い発現量を示すためだと考えられ、より高濃度にABCC2を濃縮する手法が必要だと分かった。
2.Bt毒素の潜在的なABC transporter利用能力:カイコガ中腸に発現する55種類のABC transporter のうち、6種類のABC transporterとカイコガを殺せる5種類のBt毒素を題材に、Bt毒素が受容体として利用できるABC transporterがどれほどあるかを解析した。その結果、1種類のBt毒素がその強弱はありながらも複数のABC transporterを受容体として利用できることが示された。
3.ABCC2との結合に重要なBt毒素上のアミノ酸残基の解析:カイコガのABCC2 (BmABCC2) に対する結合親和性が低いCry1DaとCry9Daにおいて、ドメインIIのループ2の根元の領域ごとBmABCC2を受容体として利用できるCry1Aaのものにすげ替えたところ、BmABCC2に対する結合親和性が向上した。これは異なる毒素の種類を超えて、この領域がABCC2との結合に重要であることを意味しており、Bt毒素の人為的改変のための変異導入部位が明確となった。
4.タンパク質工学の実施:前年度からさらに改良を重ねた実験条件で、Cry1Aa毒素の変異体ファージライブラリーを用いてBmABCC2に対してパニング選抜実験を試みたところ、数種類の変異体Cry1Aaが濃縮、すなわち選抜された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] ATP-Binding Cassette Subfamily a Member 2 Is a Functional Receptor for Bacillus thuringiensis Cry2A Toxins in Bombyx mori, But Not for Cry1A, Cry1C, Cry1D, Cry1F, or Cry9A Toxins2020

    • 著者名/発表者名
      Li Xiaoyi、Miyamoto Kazuhisa、Takasu Yoko、Wada Sanae、Iizuka Tetsuya、Adegawa Satomi、Sato Ryoichi、Watanabe Kenji
    • 雑誌名

      Toxins

      巻: 12 号: 2 ページ: 104-104

    • DOI

      10.3390/toxins12020104

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Function and Role of ATP-Binding Cassette Transporters as Receptors for 3D-Cry Toxins.2018

    • 著者名/発表者名
      Sato R, Adegawa S, Li X, Tanaka S, Endo H.
    • 雑誌名

      Toxins(Basel )

      巻: 11 号: 2 ページ: 124-124

    • DOI

      10.3390/toxins11020124

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extracellular loop structures in silkworm ABCC transporters determine their specificities for Bacillus thuringiensis Cry toxins2018

    • 著者名/発表者名
      Haruka Endo, Shiho Tanaka, Satomi Adegawa, Fumika Ichino, Hiroko Tabunoki, Shingo Kikuta and Ryoichi Sato
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 号: 22 ページ: 8569-8577

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.001761

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] The intracellular region of silkworm cadherin-like protein is not necessary to mediate the toxicity of Bacillus thuringiensis Cry1Aa and Cry1Ab toxins2018

    • 著者名/発表者名
      Endo Haruka、Adegawa Satomi、Kikuta Shingo、Sato Ryoichi
    • 雑誌名

      Insect Biochemistry and Molecular Biology

      巻: 94 ページ: 36-41

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2018.01.005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bombyx mori ABC transporter C2 structures responsible for the receptor function of Bacillus thuringiensis Cry1Aa toxin2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Shiho、Endo Haruka、Adegawa Satomi、Iizuka Ami、Imamura Kazuhiro、Kikuta Shingo、Sato Ryoichi
    • 雑誌名

      Insect biochemistry and molecular biology

      巻: 91 ページ: 44-54

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2017.11.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cry toxin specificities of insect ABCC transporters closely related to lepidopteran ABCC2 transporters2017

    • 著者名/発表者名
      Endo, H., Tanaka, S., Imamura, K., Adegawa, S., Kikuta, S. & Sato, R.
    • 雑誌名

      Peptides

      巻: 印刷中 ページ: 86-92

    • DOI

      10.1016/j.peptides.2017.04.003

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] タンパク質構造から考える、Bacillus thuringiensis Cry毒素とその受容体の関係性2019

    • 著者名/発表者名
      阿出川 さとみ
    • 学会等名
      昆虫病理研究会若手の会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Receptor analysis of Cry1Ca toxin expressed on Sf9 cells, oral presentation2019

    • 著者名/発表者名
      ○Adegawa Satomi & Sato Ryoichi
    • 学会等名
      International Congress on Invertebrate Pathology and Microbial Control and the 50th Annual Meeting of the Society for Invertebrate Pathology (SIP)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 受容体ABCトランスポーターへの結合に寄与するCry毒素ドメインIIのループ根元領域2018

    • 著者名/発表者名
      〇阿出川さとみ、佐藤令一
    • 学会等名
      昆虫病理研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ABC transporterへの結合親和性向上をめざすCry1Aa変異体選抜系の構築2018

    • 著者名/発表者名
      〇横手翔太、王永浩、金承元、阿出川さとみ、佐藤令一
    • 学会等名
      昆虫病理研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cry毒素上の受容体ABCトランスポーターC2との結合に重要なアミノ酸残基の解析2018

    • 著者名/発表者名
      ○阿出川 さとみ・山口奈緒美・佐藤令一
    • 学会等名
      日本蚕糸学会大88回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カイコ ABC トランスポーターの細胞外ループ構造は Cry 毒素に対する感受性を決定する2017

    • 著者名/発表者名
      ○遠藤悠・田中詩穂・阿出川さとみ・佐藤令一
    • 学会等名
      第76回昆虫病理研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The intracellular region of the Bombyx mori cadherin-like protein is not necessary to mediate cytotoxicity of Cry1A toxins.2017

    • 著者名/発表者名
      Endo, H., ○Adegawa, S., & Sato, R.
    • 学会等名
      International Congress on Invertebrate Pathology and Microbial Control and the 50th Annual Meeting of the Society for Invertebrate Pathology (SIP)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] tructures of Bombyx mori ABCC transporters responsible for mediating Cry1A toxin intoxication2017

    • 著者名/発表者名
      ○Endo, H., Tanaka, S., Adegawa, S., & Sato, R.
    • 学会等名
      International Congress on Invertebrate Pathology and Microbial Control and the 50th Annual Meeting of the Society for Invertebrate Pathology (SIP)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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