放線菌の転写・翻訳系改変による潜在能力活性化機構の解明と二次代謝産物発掘への応用

• 研究課題/領域番号: 25712008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 保坂 毅 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (50391206)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
• キーワード: 放線菌 / 二次代謝 / 抗生物質 / 転写 / 翻訳 / RNAポリメラーゼ / リボソーム / RNA ポリメラーゼ / 変異

研究成果の概要

Streptomyces 属放線菌の抗生物質高生産リファンピシン耐性変異株，ストレプトマイシン耐性変異株、及びエリスロマイシン耐性変異株を用いた解析から、RNA ポリメラーゼやリボソームにおける点変異が、転写や翻訳の機能のみならず、ATP 産生やDNA 複製の仕組みまでも大きく変えることを突き止めた。そのような細胞全体の複雑な変化が二次代謝活性化をもたらすことを見出した。加えて、翻訳系を標的とする抗生物質の濃度依存的現象（ホルミシス効果）で放線菌の潜在的二次代謝能を効果的に引き出せることを見出し、その原理の活用が放線菌からの新しい二次代謝産物発掘に向けて極めて有用であることを実験的に証明した。

研究成果

• [雑誌論文] 抗生物質ホルミシスの理解と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 保坂 毅
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lincomycin at subinhibitory concentrations potentiates secondary metabolite production by Streptomyces spp. (2015)
  • 著者名/発表者名: Imai Y., Sato S., Tanaka Y., Ochi K., and Hosaka T.
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 81 号: 11 ページ: 3869-3879
  • DOI: 10.1128/aem.04214-14
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 放線菌の潜在能力発現に関わる薬剤耐性変異の特性解析と抗生物質発掘への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 保坂毅
  • 雑誌名: 日本放線菌学会誌 巻: 28 ページ: 9-14
• [学会発表] 抗生物質リンコマイシンがもたらす Streptomyces 放線菌の二次代謝活性化の分子生物学的仕組みの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下野和真、今井優、田中幸徳、佐藤誠造、越智幸三、保坂毅
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会大会
  • 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
• [学会発表] Streptomyces 放線菌のリファンピシン耐性変異株における二次代謝活性化機構の解析と抗生物質探索研究への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長大哲、越智幸三、保坂毅
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会大会
  • 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
• [学会発表] 抗生物質クロラムフェニコールのホルミシス効果による放線菌の潜在的二次代謝能の活性化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石塚美咲、濱渦亮子、今井優、長大哲、佐藤誠造、越智幸三、保坂毅
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会大会
  • 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
• [学会発表] 抗生物質ホルミシスの分子生物学的機構の理解と放線菌の二次代謝研究への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 保坂毅、越智幸三
  • 学会等名: 第10回遺ゲノム微生物学会年会シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] 抗生物質ホルミシスの分子生物学的機構の解析とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 保坂毅
  • 学会等名: 第5回遺伝研研究会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所 （静岡県三島市）
  • 年月日: 2015-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] 抗生物質リンコマイシンがもたらすStreptomyces 属放線菌の遺伝子発現変化と二次代謝活性化の分子生物学的機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下野和真、丸山友子、今井優、田中幸徳、佐藤誠造、越智幸三、保坂毅
  • 学会等名: 2015年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場 （富山県富山市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] 抗生物質ホルミシス現象の活用による放線菌の二次代謝活性化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 保坂毅、石塚美咲、長大哲、 濱渦亮子、今井優、佐藤誠造、越智幸三
  • 学会等名: 2015年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場 （富山県富山市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] Streptomyces 属放線菌の二次代謝活性化とエリスロマイシン耐性に関与する rrnA-23S rRNA 変異の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井 優、越智 幸三、保坂毅
  • 学会等名: 2015年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場 （富山県富山市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] Ribosome-targeting antibiotics at subinhibitory concentrations potentiate secondary metabolite production by streptomycetes (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosaka T.
  • 学会等名: Society for Industrial Microbiology and Biotechnology Annual Meeting.
  • 発表場所: Sheraton Philadelphia Downtown Hotel Philadelphia (USA)
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 抗生物質リンコマイシンが Streptomyces 属放線菌における二次代謝のエリシターとして働く仕組みの分子生物学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井優，佐藤誠造，田中幸徳，下野和真，越智幸三，保坂毅
  • 学会等名: 2015 年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] Lincomycin at subinhibitory concentrations activates the potential of Streptomyces strains to produce secondary metabolites (2014)
  • 著者名/発表者名: Imai Y., Sato S., Tanaka Y., Ochi K., and Hosaka T.
  • 学会等名: 17th International Symposium on the Biology of Actinomycetes [ISBA’17]
  • 発表場所: Aydin/Turkey
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-12
• [学会発表] Activation of the potential to produce secondary metabolites in actinomycetes by modulating the RNA polymerase and/or ribosome (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosaka T
  • 学会等名: 1st Annual International Symposium of Industrial Microbiology (ISIM 2014)
  • 発表場所: Dalian/China
  • 年月日: 2014-06-28
  • 招待講演
• [学会発表] リンコマイシン存在下における Streptomyces 属放線菌の二次代謝活性化機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今井優，佐藤誠造，田中幸徳，越智幸三，保坂毅
  • 学会等名: 2014 年度日本放線菌学会大会
  • 発表場所: つくばカピオ（つくば市/茨城）
  • 年月日: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [学会発表] 放線菌の抗生物質高生産リボソーム変異株における転写機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤澤知宏，岩川千紘，越智幸三，保坂毅
  • 学会等名: 第１５回静岡ライフサイエンスシンポジウム
  • 発表場所: 静岡理工科大学
• [学会発表] リンコマイシインによる Streptomyces 属放線菌の潜在的抗生物質生産能の活性化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今井優，佐藤誠造，田中幸徳，越智幸三，保坂毅
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス (川崎市)
• [学会発表] 亜致死濃度のリンコマイシンが放線菌の二次代謝に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 今井優，越智幸三，保坂毅
  • 学会等名: 日本放線菌学会2013年度大会
  • 発表場所: メルパルク広島 (広島市)
• [学会発表] 抗生物質生産能が向上した Streptomyces coelicolor A3(2) の rpsLK88E 変異株におけるシグマ因子遺伝子の発現プロファイル (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤澤知宏，岩川千紘，越智幸三，保坂毅
  • 学会等名: 日本放線菌学会2013年度大会
  • 発表場所: メルパルク広島 (広島市)
• [備考] 信州大学学術情報オンラインシステムSOAR
  • URL: http://soar-rd.shinshu-u.ac.jp/profile/ja.OULNjFkV.html
• [備考] 信州大学応用分子微生物学研究室ホームページ
  • URL: http://appl-mol-microbiol-shinshu-u.jimdo.com/
• [備考] 信州大学学術情報オンラインシステムSOAR
  • URL: http://soar-rd.shinshu-u.ac.jp/profile/ja.OULNjFkV.html