| 研究課題/領域番号 |
21K05603
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39040:植物保護科学関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
武部 聡 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (20227052)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 膜孔形成毒素 / 広域選択毒性 / Bacillus thuringiensis / 生物農薬 / 殺虫タンパク質 / ボウフラ / スクミリンゴガイ / チャコウラナメクジ / 水生有害生物 / 標的細胞認識 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
外来生物であるスクミリンゴガイとチャコウラナメクジの農作物被害はともに深刻である。土壌細菌由来のCry46Abはβ型膜孔形成毒素で、これら外来生物に食毒性を示すが、魚類には作用しない。この標的生物認識機構を利用して、有害生物の効率的駆除および安全かつ環境負荷の小さい生物農薬の設計を行う。まず、Cry46Abの標的細胞認識を担うペプチド領域を同定し、次に、このペプチドと他の生物がつくる毒の成分との融合タンパク質を作製し、有害生物駆除の有効性を検討する。さらに、融合タンパク質毒を不溶化し、水中や多湿環境でも使用できるようにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究はCryタンパク質の優れた標的生物認識機構を用いた有害生物駆除法の確立を目指している。Cry46Abは土壌細菌Bacillus thuringiensis (Bt)が産生するβ型膜孔形成タンパク質毒素（βPFT）のひとつで、ボウフラのほか、スクミリンゴガイやチャコウラナメクジに食毒性を示すが、魚類やセンチュウには作用しないという生物種を跨ぐ広域選択毒性を示す。このCry46Abの標的生物認識機構を利用すれば、安全かつ環境負荷の小さい有害生物駆除法を確立できる。
Cry46Abは、標的生物に摂取されると中腸上皮細胞表面にある受容体に結合する。その後、Cry46Ab分子同士の会合により膜孔前駆体（プレポア）を形成し、細胞膜に貫入することで膜の選択透過性を撹乱し、細胞を死に至らしめる。この作用機序から、毒素の標的生物認識は受容体との結合が重要なステップと考えられる。Cry46Abは他の多くのβPFTと同様に細長い立体構造をとるが、頭部を形成するドメインⅠの表面に配置される２つの芳香族アミノ酸クラスターが受容体との結合に重要であることがこれまでの研究で明らかになっていた。そこで、2023年度は、この２つのクラスターのアミノ酸置換変異体を多数作製し、ボウフラやスクミリンゴガイに対する殺虫活性を指標に受容体との結合に関与するアミノ酸を検討した。２つのクラスターのどちらか一方のアミノ酸を置換した変異体では活性の変化はほとんど観察されなかったが、両方に置換を入れた２重変異体では活性を完全に失わせるアミノ酸の組み合わせが見つかった。このことから、Cry46Abの標的生物認識機構には２つの芳香族アミノ酸クラスターが必要であることが示唆された。この領域の受容体との結合機構の解明は、優れた選択毒性をもった生物農薬の開発につながると思われる。
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