| 研究課題/領域番号 |
20K16023
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
吉村 彩 北海道大学, 薬学研究院, 助教 (60866416)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | メンブレンベシクル / 休眠遺伝子 / トランスポゾン |
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| 研究実績の概要 |
微生物の遺伝子には二次代謝産物の生産を担う生合成遺伝子クラスターがコードされている。しかし約80%以上の生合成遺伝子クラスターは通常の研究室培養条件では発現しない休眠遺伝子に分類される。休眠遺伝子を覚醒できれば今まで以上に新規二次代謝産物を獲得できると期待される。本研究ではトランスポゾン変異と微生物の細胞外膜小胞を利用して休眠遺伝子を活性化し、新規二次代謝産物の獲得を目指す。得られる二次代謝産物を足がかりに休眠遺伝子活性化機構の解明を行う。トランスポゾンを用いる手法では生合成遺伝子クラスターを豊富に含む微生物の遺伝子に無作為に遺伝子変異を導入したトランスポゾン変異株ライブラリーを作成する。全変異株の代謝物を解析し、変異株のみに見られる代謝物を単離・構造決定する。細胞外膜小胞を用いる手法では微生物ライブラリーに細胞外膜小胞を添加して培養し、培養液抽出物を得る。細胞外膜小胞の有無で生産量に変化のあった代謝物を探索し、単離・構造決定を行う。両手法とも二次代謝産物の取得後は責任生合成遺伝子クラスターの特定と当該クラスターの制御因子の探索によって休眠遺伝子活性化機構を理解する。
これまでにいくつかの環境分離株からトランスポゾン変異株ライブラリーを作製し、代謝物解析を行った。有望な二次代謝産物を特定し、単離・構造決定を進めている。同時に、無作為に選出した微生物に細胞外膜小胞を添加し、有望な二次代謝産物を探索した。グラム陰性菌1株から新規化合物を含む8つの二次代謝産物を単離・構造決定した。それら化合物の生物活性評価と責任性合成遺伝子クラスターの同定も行っている。また広範な門に属する微生物種が細胞外膜小胞に応答することを明らかにし、本手法の汎用性を明らかにした。
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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
当初の計画では初年度はトランスポゾン変異と細胞外膜小胞によって活性化した休眠遺伝子由来の天然物の取得を予定していた。トランスポゾン変異に関しては2菌株から単離候補の天然物を特定しており、現在単離・精製を進めている。細胞外膜小胞に関しては1菌株から2種の新規天然物を含む合計8化合物を単離・構造決定している。以上から、初年度の予定通りに研究が進行していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
トランスポゾン変異に関しては、昨年度に引き続き標的化合物の精製と構造決定を進める。構造決定後はトランスポゾン変異導入部位の特定を行い、当該遺伝子の機能を足掛かりに休眠遺伝子活性化機構の解明を目指す。
細胞外膜小胞に関しては、昨年度に取得した天然物の化学構造と生合成遺伝子クラスターを足掛かりに休眠遺伝子活性化機構を理解する。例えば、細胞外膜小胞応答菌のランダム遺伝子変異株ライブラリーから取得した天然物の生産量が変化した株を選抜する。それら変異株のトランスポゾン導入遺伝子を特定し、生合成遺伝子クラスターとの関係を理解する。他にも、細胞外膜小胞に内包される二次代謝産物の構造決定から細胞外膜小胞に含まれる休眠遺伝子活性化因子を特定する。
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