抗真菌剤の開発のための形態プロファイリングシステム

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H02216
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大矢 禎一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20183767)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 抗真菌剤 / 出芽酵母 / CalMorph / 細胞壁 / ポアシジエン

研究実績の概要

ヒトの健康ならびに食料となる農作物に多大な被害をもたらす真菌の存在は、人類にとって大きな脅威であり、新しい抗真菌剤の開発が求められている。そこで本研究では、低濃度で病原性真菌に効く化合物を用いて標的予測を行い、遺伝学的、細胞生物学的、生化学的などの手法を駆使して、細胞内の標的を同定することを目的としている。ジフェルラ酸骨格を持つ抗真菌剤の中でポアシジエンは以前に我々が報告したポアシン酸よりも約１０倍低い濃度で出芽酵母に作用するため、より有用な抗真菌剤として期待される。ポアシジエンの形態プロファイリングの解析からDNA損傷応答過程に関連していることがわかってい他ので、本研究では、出芽酵母においてポアシジエンの初期応答を調べるためにRNA-seqの解析を行った。処理後１時間で発現抑制された遺伝子の中に、鉄イオン代謝に関わる遺伝子が顕著に多く見られた。鉄イオン応答遺伝子であるFet3-GFP融合蛋白質の解析からも、顕著な遺伝子抑制が確認された。鉄が豊富にある状態では、細胞はポアシジエンに対してより感受性になった。このことから、細胞内鉄イオンの蓄積によって増殖停止が引き起こされるという仮説が支持された。化学遺伝学的解析からは、DNA損傷応答過程で働く多くの遺伝子の欠損株がポアシジエンに対して感受性を示すことが確認された。また、全てのDNAポリメラーゼが(Fe-S)クラスターを持つことが知られている。以上の結果からポアシジエンで処理すると、細胞内で鉄イオンの蓄積が起こり、(Fe-S)クラスターを持つDNAポリメラーゼの機能不全に陥り、DNA複製が異常になって、DNA損傷応答過程に影響を与えると考察している。

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

新規抗真菌剤の細胞内標的が鉄イオンであることを突き止めたから

今後の研究の推進方策

ポアシジエンの作用標的を同定するとともに、他の抗真菌剤についても標的予想と標的同定を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Application of unimodal probability distribution models for morphological phenotyping of budding yeast (2024)
  • 著者名/発表者名: Ohya Yoshikazu、Ghanegolmohammadi Farzan、Itto-Nakama Kaori
  • 雑誌名: FEMS Yeast Research 巻: 24 ページ: 24:foad056
  • DOI: 10.1093/femsyr/foad056
• [雑誌論文] Prediction of ethanol fermentation under stressed conditions using yeast morphological data (2023)
  • 著者名/発表者名: Itto-Nakama Kaori、Watanabe Shun、Ohnuki Shinsuke、Kondo Naoko、Kikuchi Ryota、Nakamura Toru、Ogasawara Wataru、Kasahara Ken、Ohya Yoshikazu
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 135 ページ: 210～216
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2022.12.008
• [雑誌論文] Targeted Mutations Produce Divergent Characteristics in Pedigreed Sake Yeast Strains (2023)
  • 著者名/発表者名: Klinkaewboonwong Norapat、Ohnuki Shinsuke、Chadani Tomoya、Nishida Ikuhisa、Ushiyama Yuto、Tomiyama Saki、Isogai Atsuko、Goshima Tetsuya、Ghanegolmohammadi Farzan、Nishi Tomoyuki、Kitamoto Katsuhiko、Akao Takeshi、Hirata Dai、Ohya Yoshikazu
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 11 ページ: 1274～1274
  • DOI: 10.3390/microorganisms11051274
• [雑誌論文] Is AI essential? Examining the need for deep learning in image-activated sorting of <i>Saccharomyces cerevisiae</i> (2023)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Mika、Ohnuki Shinsuke、Tsai Yating、Kondo Naoko、Zhou Yuqi、Zhang Hongqian、Ishii Natsumi Tiffany、Ding Tianben、Herbig Maik、Isozaki Akihiro、Ohya Yoshikazu、Goda Keisuke
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 23 ページ: 4232～4244
  • DOI: 10.1039/d3lc00556a
• [学会発表] Ergosterol生合成阻害剤による表現型の類似性と非類似性に関する研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: Farzan Ghanegolmohammadi1, 徐聴涛2, 李雨澤2, 大貫慎輔2, 小嶋徹也2, ○一刀かおり2, 大矢禎一2,3 （1MIT Department of Biological Engineering, 2東大院新領域, 3CRIIM）
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] ヒト化酵母を用いたRHOA変異による発癌機構の研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 王 晨薇1, Anna Savchenko1,2 ,近藤直子1、大貫慎輔1、油谷浩幸3、吉田知史4、畠山理広5、大矢禎一 1,6 （1東大・院新領域、2現マーストリヒト大学、3東大・先端研、4早大・国際教養、5アバデーン大、6東大・CRIIM）
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] 清酒酵母の異なる系統では同一変異が様々な表現型を引き起こす (2023)
  • 著者名/発表者名: Klinkaewboonwong Norapat1、大貫慎輔1、茶谷朋哉1、西田郁久2、牛山宥人2、富山早紀2、磯谷敦子3、 五島徹也3、西 智之4、赤尾 健3,5,、平田 大2,4,5、大矢禎一1,6 （1東大・院新領域、2新潟大・日本酒学、3酒総研、4朝日酒造、5広島大、6東大・CRIIM）
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] 抗真菌剤ポアシジエンは細胞質鉄イオンの蓄積を引き起こす (2023)
  • 著者名/発表者名: 趙天宇1、小川樹1、吉村麻美2、八代田陽子2、Charles Boone2,3、Grant W Brown3、Fachuang Lu4、John Ralph4、一刀かおり1、大矢禎一1,5 （1東大院・新領域、2理CSRS 、3トロント大学、4ウイスコンシン大学、5東大・CRIIM）
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] 抗真菌剤NPD2560の細胞内作用機序に関する研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 劉薇1、関口宙暉1、山中大輔2、八代田陽子3、Sheena Li4、Charles Boone3,4、一刀かおり1、大矢禎一1,5 （1東大院・新領域、2東京薬大・医療衛生薬、3理研CSRS、4トロント大学、5東大・CRIIM）
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム