研究課題
研究代表者は、放線菌二次代謝を誘導するブテノライド型シグナルを単離し、その二次代謝制御系を解明している。本研究では、１．シグナル制御系の人為的操作による休眠物質の生産覚醒化とその生合成系の解明、２．本制御系を有する放線菌種の同定とその二次代謝系の解明、を主たる目的とする。初年度に、シグナル受容体様遺伝子の機能破壊により生産覚醒するフトキサゾリンの生合成系について解析した。しかし、複数の推定生合成酵素を遺伝子破壊したが、フトキサゾリン生産能に変化はなく、生合成遺伝子群の同定には至っていなかった。本年度は、フトキサゾリン生合成に関わる領域を限定するため、Cre/loxP法などにより、ゲノム大規模欠失株を構築した。その結果、約690 kbを欠失させた株がフトキサゾリンの生産を停止したため、ゲノム欠失株の構築を継続し、その生合成遺伝子を探索している段階にある。二つ目の目的において、シグナル活性を示す放線菌において、推定シグナル生合成酵素を遺伝子破壊した結果、シグナル活性が低下し、代謝物プロファイルが変化することを見出していた。本年度は、これらの変化が、当該遺伝子の破壊によるものかを検証するため、遺伝子相補株を構築し、その表現型を解析した。その結果、表現型が相補されたため、シグナル活性は当該酵素に起因すると結論した。一方、シグナル活性を示す培養液を生合成酵素破壊株に添加したところ、代謝物プロファイルに変動が観察されなかった。そこで、野生型株に存在し、生合成酵素破壊株では生産されない化合物を同定した結果、ブテノライド環を含む新規物質であることが明らかとなった。このような表現型を示す放線菌種を複数、見出していることより、ブテノライド型シグナルを生産する放線菌が広く分布することが示されつつある。
2: おおむね順調に進展している
現在まで、フトキサゾリン生産に関与するゲノム領域の限定化は順調に進んでいる。また、他の休眠覚醒化物質の生合成系解析では、複数の生合成中間体を同定しているため、その生合成系が明らかになりつつある。加えて、7種類の覚醒化物質類縁体を創出することに成功した。前年度に加えて、複数種のブテノライド型シグナル制御系を有する放線菌を見出したことから、今後、放線菌二次代謝におけるブテノライド型シグナル制御系の普遍性が明らかになると期待される。
ゲノム欠失株におけるフトキサゾリン生産能解析を経て、フトキサゾリン生合成に関わる遺伝子を同定する。シグナル活性を示す新規物質の構造を同定すると同時に、シグナルが制御する化合物を同定する。フトキサゾリンとは異なる休眠覚醒化物質の生合成系の全貌を、異種発現解析と休止菌体アッセイを駆使することにより、明らかにする。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)
Appl. Microbiol. Biotechnol.
巻: 100 ページ: 9581-9591
10.1007/s00253-016-7781-4
生物工学会誌
巻: 94 ページ: 387-389
http://www.nihiralab.sakura.ne.jp/index.html
