| 研究課題/領域番号 |
19K15760
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
古川 智宏 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品研究部門, 研究員 (20826052)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | アフラトキシン / Aspergillus flavus / Clpプロテアーゼ / 菌の二次代謝 / 同位体標識 / 動態解析 / エタノール |
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| 研究実績の概要 |
アフラトキシンは一部のアスペルギルス属真菌が産生する強力な発がん性物質であり、農作物のアフラトキシン汚染はヒト、家畜の健康上、および貿易上のリスクファクターとなっている。現状ではアフラトキシン汚染の抜本的防除策は存在せず、産生菌の持つアフラトキシン産生制御機構の解明により、効果的な防除策の開発に寄与できると期待されている。前年度までに、アフラトキシン産生阻害物質ジオクタチンがミトコンドリアのClpプロテアーゼに結合して異常に活性化し、ミトコンドリアでのエネルギー代謝を抑制することで、菌のアフラトキシン産生を減少させることを見出していた。当該年度において研究実施者は、菌のClpプロテアーゼ遺伝子を破壊した変異株の実験により、ジオクタチン結合Clpプロテアーゼによって菌細胞内のミトコンドリア呼吸鎖複合体が分解されていることを示し、ミトコンドリア呼吸とアフラトキシン産生の関係性を明らかにできた。
また、本研究の途上で、高濃度のエタノール処理では菌の生育が抑制される一方、低濃度のエタノールではアフラトキシン産生が亢進されることを見出した。安定同位体標識エタノールで処理後代謝物の質量分析を行うとともに、一般化線形回帰分析によりデータを解析した結果、添加した標識エタノールは細胞内でアセチルCoAに変換され、標識アセチルCoAが優先的にアフラトキシン合成に用いられることが示唆された。このことは、エタノールは真菌の最終生産物であると同時に、他の二次代謝産物の原料となりうることを示しており、菌の二次代謝制御において新規の知見であると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
Clpプロテアーゼ遺伝子の変異株の作出に成功し、ミトコンドリアの呼吸鎖複合体が異常活性化されたClpプロテアーゼの標的分子となっていることを示すことができた。前年度より得られた知見を論文にまとめ、評価の高い国際誌に掲載された。
一方、当初の実験計画であった呼吸鎖複合体IIの発現制御株の作出を試みる途上で、エタノールの添加が菌のアフラトキシン産生に対しこれまで報告されていない効果を有することを確認し、菌のアルコール代謝とアフラトキシン生合成の新規の関係性を見出すことができた。以上のことから、当初の計画とは異なった展開となっているが、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、当初計画から変更し、外部エタノールの取り込みがアフラトキシン生合成に至るメカニズムをより詳細に追究する。エタノール代謝に関与するアルコールデヒドロゲナーゼの遺伝子破壊または阻害剤の添加により、エタノールの取り込みがアフラトキシン生合成に利用されることを確認する。また、これまでに得られた安定同位体標識エタノール添加実験のデータの解析から、全細胞抽出物中のアセチルCoAの同位体標識率とアフラトキシンの標識パターンに差異が確認されており、アフラトキシンの生合成に用いられるアセチルCoAが細胞内で局在化していることが示唆される。そこで、細胞分画により同位体標識アセチルCoAの局在を解析し、アフラトキシン生合成との関係性を追跡する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍のため、前年度より参加予定であった２つの学会への参加をキャンセルしたため、旅費として使用予定であった額が余剰となった。本年度は前年度より規模の大きいメタボローム解析を実施・または委託する予定であり、次年度使用額と本年度の請求助成金を合わせた額を使用する見込みである。
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