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2012 年度 実績報告書

微生物代謝産物のデータベース構築とその活用研究

研究課題

研究課題/領域番号 24248022
研究種目

基盤研究(A)

研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

長田 裕之  独立行政法人理化学研究所, ケミカルバイオロジー研究基盤施設, 施設長 (80160836)

研究期間 (年度) 2012-05-31 – 2015-03-31
キーワード生物活性物質 / 微生物代謝産物 / プロテオーム / フラクションライブラリー / データベース / MPPlot / ChemProteoBase / NPPlot
研究概要

フラクションライブラリーの構築と微生物代謝産物プロット(MPPlot)を活用した新規物質の単離:リベロマイシン生産菌を培養し、中圧液体クロマト(MPLC)および高速液体クロマト(HPLC)を用いて、部分精製したフラクションライブラリーを作製した(Pure Appl Chem 2012)。各フラクション中に含まれる成分を、天然物の機器分析データを一覧化したデータベース(MPPlot)と照合することによって、新規化合物の存在を予測した。その結果、新規リベロマイシン誘導体を単離、構造決定した。新規誘導体に関しては、天然化合物バンク(NPDepo)に寄託するとともに、生物活性評価を行った(J. Antibiot 2013)。
薬剤標的同定のための2D-DIGE解析およびデータベース構築:テルペンドール系化合物を生産する糸状菌の生合成経路を改変することによって、テルペンドールEおよび11-ケトパスパリンを蓄積する技術を確立した(Chem Biol 2012)。その手法で取得したテルペンドールEおよび11-ケトパスパリンをHeLa細胞に添加して、薬剤処理によって変化する細胞内タンパク質を2D-DIGEで解析するとともに、その結果をデータベース(ChemProteoBase)に登録した。これまでの生化学実験により、テルペンドールEの標的タンパク質はマイトティックキネシンEg5であることを明らかにしてきたが、今回のプロテオーム解析の結果から、11-ケトパスパリンの標的分子もEg5であることが強く示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初、放線菌と糸状菌が生産する多様な構造を有する代謝産物に着目して、フラクションライブラリーを作製する計画であったが、福島県の農家から原発事故の風評被害で出荷できなくなった(実際には放射能汚染していない)野菜をもらうことができたので、植物抽出液からもフラクションライブラリーを作製する準備が整った。微生物由来の化合物のスペクトルデータを可視化したデータベース(Microbial Products Plot: MPPlot)を拡張して、現在、Natural Products Plot: NPPlotを構築している。NPPlotでは、ホトダイオードアレイ(PDA)で得た紫外部吸光スペクトル、HPLC(C18-逆相カラム)の保持時間、LC/MS分析より得られたm/zを格納しており、検索可能なデータベースとなる。このデータベースを照合することにより、既知化合物と新規化合物の区別が容易になっており、新規リベロマイシン類縁体および、新規パスパリン誘導体が単離できたことは、予想以上の収穫であった。

今後の研究の推進方策

1)すでに微生物を中心としたフラクションライブラリーを構築し、現在、植物も含んだNatural Product (NP)フラクションライブラリーを構築中である。しかし、含まれる物質の量が非常に微量で、構造決定ができないことがあるので、その問題点を解消するための技術を開発する。微生物、植物からの抽出法を規格化し、再現性良く同じフラクションに同じ化合物が含まれるような分離条件を確立する。この結果をHPLC/PDA/MSで検証可能にする。また、微生物の場合には、代謝産物の生合成経路を遺伝的に制御することで、欲しい代謝物の生産を可能にする。
2)理研天然化合物バンク(RIKEN NPDepo: http://npd.riken.go.jp/npd/ja/top)で管理しているデータベース(NPEdia)を充実させる。特に、化学構造情報に加えて生物活性情報を取り入れて行く。
3)NPプロットを活用して、新規化合物の探索を行う。得られる化合物の作用機作(標的分子)を解明するために、2D-DIGE解析により、化合物処理した細胞内のプロテオーム変動を収集したデータベース(ChemProteoBase)を拡充する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Creation of novel reveromycin derivatives by alcohol-added fermentation.2013

    • 著者名/発表者名
      Nogawa T. et al.
    • 雑誌名

      J. Antibiot.

      巻: 66 ページ: 247-250

    • DOI

      10.1038/ja.2012.115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphobase, an encyclopedic cell morphology database, and its use for drug target identification.2012

    • 著者名/発表者名
      Futamura Y. et al.
    • 雑誌名

      Chem. Biol.

      巻: 19 ページ: 1620-1630

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2012.10.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terpendole E, a kinesin Eg5 inhibitor, is a key biosynthetic intermediate of indole-diterpenes in the producing fungus Chaunopycnis alba.2012

    • 著者名/発表者名
      Motoyama T. et al.
    • 雑誌名

      Chem. Biol.

      巻: 19 ページ: 1611-1619

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2012.10.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Indomethacin induction of metamorphosis from the asexual stage to sexual stage in the moon jellyfish, Aurelia aurita.2012

    • 著者名/発表者名
      Kuniyoshi H. et al.
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 76 ページ: 1397-1400

    • DOI

      10.1271/bbb.120076

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Limonoid compounds inhibit sphingomyelin biosynthesis by preventing CERT protein-dependent extraction of ceramides from the endoplasmic reticulum.2012

    • 著者名/発表者名
      Hullin-Matsuda F. et al.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 287 ページ: 24397-24411

    • DOI

      10.1074/jbc.M112.344432

    • 査読あり
  • [学会発表] 糸状菌の二成分情報伝達系攪乱により生産誘導されるポリケタイド化合物の生合成遺伝子クラスターの同定2013

    • 著者名/発表者名
      本山 高幸、他
    • 学会等名
      日本農芸化学会2013年度大会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      20130324-20130327
  • [学会発表] Proteobaseを用いた新規プロテアソーム阻害剤ピロリジラクトンの標的同定2013

    • 著者名/発表者名
      室井 誠、他
    • 学会等名
      日本農芸化学会2013年度大会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      20130324-20130327
  • [学会発表] 化学の力で生命現象の解明に挑む2013

    • 著者名/発表者名
      長田 裕之
    • 学会等名
      日本農芸化学会2013年度大会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      20130324-20130327
  • [学会発表] Multidimentional approach to target identification of new antitumor compounds2013

    • 著者名/発表者名
      Futamura Y. et al.
    • 学会等名
      9th AACR-Japanese Cancer Association Joint Conference
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 年月日
      20130221-20130225
  • [学会発表] 天然物創薬の難しさ、面白さ2012

    • 著者名/発表者名
      長田 裕之
    • 学会等名
      第19回天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学会館(大阪府)
    • 年月日
      20121101-20121102
  • [学会発表] 新規リベロマイシン誘導体の創製と活性評価2012

    • 著者名/発表者名
      野川 俊彦、他
    • 学会等名
      第54回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      東京農業大学(東京都)
    • 年月日
      20120918-20120920
  • [学会発表] Multi-dimensional profiling for the target identification of bioactive small molecules2012

    • 著者名/発表者名
      Osada H.
    • 学会等名
      Queenstown Molecular Biology Meeting (QMB) Chemical Biology and Drug Discovery
    • 発表場所
      Queenstown (New Zealand)
    • 年月日
      20120827-20120829
  • [学会発表] Systems chemical biology for drug discovery from microbial metabolites2012

    • 著者名/発表者名
      Osada H.
    • 学会等名
      13th International Conference on Systems Biology (ICSB 2012)
    • 発表場所
      University of Toronto, Toronto (Canada)
    • 年月日
      20120819-20120823
  • [学会発表] A point mutation in ftmD inactivates the fumitremorgin biosynthetic pathway in Aspergillus fumigatus Af2932012

    • 著者名/発表者名
      Kato N. et al.
    • 学会等名
      International Conference of Natural Products Biosynthesis (ICNPB)
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai, Hyogo (Japan)
    • 年月日
      20120617-20120622
  • [学会発表] Novel compound which up-regulates secondary metabolite gene cluster2012

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S. et al.
    • 学会等名
      International Conference of Natural Products Biosynthesis (ICNPB)
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai, Hyogo (Japan)
    • 年月日
      20120617-20120622
  • [学会発表] Comprehensive analyses of biosynthesis and biological activity of reveromycin A2012

    • 著者名/発表者名
      Osada H.
    • 学会等名
      International Conference of Natural Products Biosynthesis (ICNPB)
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai, Hyogo (Japan)
    • 年月日
      20120617-20120622

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公開日: 2014-07-24  

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