陸棲シアノバクテリアにおいて発見した新規紫外線吸収色素の生合成経路の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K01799
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 坂本 敏夫 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (70324069)
• 研究分担者: 松郷 誠一 金沢大学, 自然システム学系, 教授 (30148126)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 多型 / シンテニー / 配糖体 / 環境適応

研究実績の概要

陸棲シアノバクテリアNostoc commune（イシクラゲ）は，休眠胞子などを形成することなく栄養細胞が強い乾燥耐性を獲得して陸上環境に適応している。イシクラゲの細胞は細胞外マトリクスに覆われており，細胞外マトリクスを人為的に取り除くと乾燥耐性が失われる。細胞外マトリクスには抗酸化作用に関わるタンパク質が見いだされる。紫外線に対する防御機構の一つとしてスキトネミンおよびマイコスポリン様アミノ酸(MAA)をもつ。これらの紫外線吸収色素は抗酸化活性を示す多機能性分子である。遺伝的多型があり，４種類の遺伝子型に分類できる。本研究では，以下のことを明らかとした。イシクラゲはMAAの違いによって４種類の化学型に分類され，化学型と遺伝子型が一致する。それぞれの遺伝子型について培養株を分離し，国立環境研究所NIESコレクションに寄託した。イシクラゲ（遺伝子型A）と近縁種Nostoc verrucosum（アシツキ）からMAA生合成を司るmys遺伝子群を単離し比較した。どちらもD-Ala-D-AlaリガーゼをコードするmysD遺伝子をもち，Nostoc型の生合成経路によりポルフィラ-334およびシノリンを産生する。イシクラゲではmysABCD遺伝子がクラスターを形成しているのに対して，アシツキではmysABC遺伝子とmysD遺伝子がゲノム上で離れた位置に存在するという違いが見られた。ポルフィラ-334を配糖体化する酵素遺伝子を特定するには至らなかった。遺伝子型Cから新規MAA誘導体を単離・精製した。精製した新規MAAの分子量は756 Da，精密質量分析から予測された組成式はC34H52N4O15であった。化学構造解析の結果，新規MAAがこれまでに化学型Bにおいて見いだした1050 Da MAA配糖体のアグリコンであることが分かった。この新規MAAの慣用名をnostoc-756と命名した。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of extracellular matrix components from the desiccation-tolerant cyanobacterium Nostoc commune. (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue-Sakamoto, K., Tanji, Y., Yamaba, M., Natsume, T., Masaura, T., Asano, T., Nishiuchi, T. and Sakamoto, T.
  • 雑誌名: . Gen. Appl. Microbiol. 巻: 64 ページ: 125-25
  • DOI: 10.2323/jgam.2017.03.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of mycosporine-like amino acids in the cyanobacterium Nostoc verrucosum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue-Sakamoto, K., Nazifi, E., Tsuji, C., Asano, T., Nishiuchi, T., Matsugo, S., Ishihara, K., Kanesaki, Y., Yoshikawa, H. and Sakamoto, T.
  • 雑誌名: J. Gen. Appl. Microbiol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.2323/jgam.2017.12.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Four chemotypes of the terrestrial cyanobacterium Nostoc commune characterized by differences in the mycosporine-like amino acids. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, T., Hashimoto, A., Yamaba, M., Wada,N., Yoshida, T., Inoue-Sakamoto, K., Nishiuchi, T. and Matsugo, S.
  • 雑誌名: Phycol. Res. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 陸棲藍藻Nostoc commune（イシクラゲ）の細胞外マトリクスに局在する抗酸化酵素・タンパク質の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂本 香織・坂本 敏夫
  • 学会等名: 日本藻類学会第４２回大会（東北大学）2018年3月23日-25日
• [学会発表] 陸棲藍藻Nostoc commune（イシクラゲ）で見いだされた新規マイコスポリン様アミノ酸の化学構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂本 敏夫・橋本 茜・和田 直樹・吉田 尚之・松郷 誠一
  • 学会等名: 日本藻類学会第４２回大会（東北大学）2018年3月23日-25日
• [学会発表] 陸棲藍藻イシクラゲの多型 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本敏夫
  • 学会等名: かずさDNA 研究所研究会「藍藻の分子生物学2017」かずさアカデミアホール2017年12月1日-2日
• [学会発表] 陸棲藍藻Nostoc commune（イシクラゲ）の細胞外Dpsタンパク質と抗酸化システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊介・坂本 香織・坂本 敏夫
  • 学会等名: 日本植物学会第８１回大会 東京理科大学（野田キャンパス）2017年9月8日-10日
• [学会発表] 陸棲藍藻Nostoc commune（イシクラゲ）の多型 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本 敏夫・ 坂本 香織
  • 学会等名: 日本植物学会第８１回大会 東京理科大学（野田キャンパス）2017年9月8日-10日
• [備考] 金沢大・自然システム・生物・植物生理生化学
  • URL: http://photon.w3.kanazawa-u.ac.jp/