シグナル伝達による糸状菌細胞壁α-1，3-グルカンの生物機能発現と細胞壁構築機構

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18J11870
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宮澤 拳 東北大学, 農学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2020-03-31
• キーワード: 菌糸凝集性 / 糸状菌細胞壁多糖 / 多糖分子量 / 多糖の空間分布

研究実績の概要

本研究では細胞壁多糖α-1,3-グルカン（AG）の分子量と接着性の関係性を明らかにすることを目的とする。
1.AG合成酵素AgsA, AgsBが合成する細胞壁AGと菌糸接着性―AgsA, AgsBの合成多糖の接着性に違いをもたらしていたAGの平均分子量を定量し、AgsAがAgsBに比べて約4倍大きいことが明らかになった。また、分子量が異なることにより、細胞壁内での空間分布にも変化が生じていることが明らかになった。
2.AG合成関連遺伝子agtAの機能解析―AgsAとAgsBが合成するAGの分子量差をもたらす要因に迫るため、agtAが高発現株および遺伝子破壊株を作製した。その結果、agtA高発現株で細胞壁AGの分子量が減少することを見出した。agtAはagsA, agsBの発現に依存せずにAGの分子量を減少させたことから、別な因子がAgsAとAgsBの合成AGの分子量制御に寄与していることが示唆された。
3.有性生殖に関与するシグナル伝達経路活性化時のAG合成酵素遺伝子の発現解析―シグナル伝達経路活性化時、予想とは異なり、agsAで発現が低く、agsBで発現が高いことが明らかとなった。
4.細胞外多糖ガラクトサミノガラクタン（GAG）の菌糸接着への寄与の解析―麹菌Aspergillus oryzaeにおいてはAGに加えてGAGも菌糸接着することをこれまでに見出していたが、本期間において培養上清からGAGを精製する方法を確立した。この精製GAGを菌糸と混合することにより凝集が再現されたことから、GAGが菌糸接着に直接的に寄与することが強く示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

AGの分子量の変化により細胞壁内の空間分布が変化したことは予想できなかったことである。さらに、AgsAとAgsBが生産するAGの分子量差をもたらした要因を明らかにするためagtA高発現を作製したが、AgtAがAgsA, AgsBどちらが発現していてもそれに依存せずAGの分子量が減少した。すなわち、agtAがAGの分子量を減少させることが明らかになっただけでなく、AgsAとAgsBが合成するAGの分子量制御は別な要因によって行われていることが示唆されたことから、次年度に更に解析を進めたい。

今後の研究の推進方策

AgsAとAgsBが合成するAGの分子量差がもたらされる要因を解析することを通してAGの生合成メカニズムに迫るため、AgsAとAgsBのキメラタンパク質発現株を作製し、その分子量の測定を試みる。
また、agtAの高発現により分子量が減少したメカニズムについても糖質生化学的な手法を用いて迫りたい。

研究成果

• [雑誌論文] A novel antifungal compound Z-705 specifically inhibits protein kinase C of filamentous fungi (2019)
  • 著者名/発表者名: Asumi Sugahara, Akira Yoshimi, Fumio Shoji, Tomonori Fujioka, Kiyoshi Kawai, Hideaki Umeyama, Katsuichiro Komatsu, Masaru Enomoto, Shigefumi Kuwahara, Daisuke Hagiwara, Takuya Katayama, Hiroyuki Horiuchi, Ken Miyazawa, Mayumi Nakayama, Keietsu Abe
  • 雑誌名: Applied and Environmental Biotechnology 巻: 印刷中
  • DOI: 10.1128/AEM.02923-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Mass and Localization of α-1,3-Glucan in Cell Wall Control the Degree of Hyphal Aggregation in Liquid Culture of Aspergillus nidulans (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyazawa Ken、Yoshimi Akira、Kasahara Shin、Sugahara Asumi、Koizumi Ami、Yano Shigekazu、Kimura Satoshi、Iwata Tadahisa、Sano Motoaki、Abe Keietsu
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 9 ページ: 2623
  • DOI: 10.3389/fmicb.2018.02623
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aspergillus flavus GPI-anchored protein-encoding ecm33 has a role in growth, development, aflatoxin biosynthesis, and maize infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Chang Perng-Kuang、Zhang Qi、Scharfenstein Leslie、Mack Brian、Yoshimi Akira、Miyazawa Ken、Abe Keietsu
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 巻: 102 ページ: 5209～5220
  • DOI: 10.1007/s00253-018-9012-7
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Molecular mass of α-1,3-glucan affects the degree of hyphal aggregation and its localization in Aspergillus nidulans (2019)
  • 著者名/発表者名: ○Ken Miyazawa, Akira Yoshimi, Takaaki Yamashita, Ami Koizumi, Shigekazu Yano, Keietsu Abe
  • 学会等名: 30th Fungal Genetics Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular mass of α-1,3-glucan affects the degree of hyphal aggregation and its localization in Aspergillus nidulans (2019)
  • 著者名/発表者名: ○Ken Miyazawa, Akira Yoshimi, Takaaki Yamashita, Ami Koizumi, Shigekazu Yano, Keietsu Abe
  • 学会等名: The 16th International Aspergillus Meeting (Asperfest16)
  • 国際学会
• [学会発表] 麹菌Aspergillus oryzaeの液体振盪培養における菌糸塊形成メカニズムの解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: ○宮澤拳，吉見啓，矢野成和，佐野元昭，阿部敬悦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 麹菌Aspergillus oryzaeの液体培養における菌糸完全分散株の作製とその酵素生産への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: ○宮澤拳，吉見啓，古明地敬介，田畑風華，佐野元昭，阿部敬悦
  • 学会等名: 第70回日本生物工学会大会
• [学会発表] 麹菌Aspergillus oryzaeの液体振盪培養において菌糸接着に寄与する多糖の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○宮澤拳，吉見啓，矢野成和，佐野元昭，阿部敬悦
  • 学会等名: 2018年度 日本生物工学会北日本支部秋田シンポジウム
• [学会発表] 糸状菌Aspergillus nidulansの細胞壁多糖α-1,3-グルカンの分子量は細胞壁中の局在と菌糸接着性に影響する (2018)
  • 著者名/発表者名: ○宮澤拳，吉見啓，山下雄章，小泉亜未，矢野成和，笠原紳，佐野元昭，阿部敬悦
  • 学会等名: 第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [学会発表] 麹菌Aspergillus oryzaeの菌糸接着に関与する多糖の特定とその機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○宮澤拳，吉見啓，古明地敬介，田畑風華，佐野元昭，阿部敬悦
  • 学会等名: 第5回FCCAシンポジウムグライコサイエンス若手フォーラム2018
• [学会発表] モデル糸状菌Aspergillus nidulansの菌糸接着と細胞壁多糖α-1,3-グルカンの化学構造との関係性の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○宮澤拳，吉見啓，小泉亜未，笠原紳，佐野元昭，阿部敬悦
  • 学会等名: 第10回日本応用糖質科学会東北支部会講演会
• [学会発表] モデル糸状菌Aspergillus nidulansの細胞壁多糖α-1,3-グルカンの化学構造と菌糸接着性 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○宮澤拳，吉見啓，小泉亜未，笠原紳，佐野元昭，阿部敬悦
  • 学会等名: 第67回日本応用糖質科学会平成30年度大会