| 研究課題/領域番号 |
25450115
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
小田 忍 金沢工業大学, バイオ・化学部, 教授 (00503963)
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| 研究分担者 |
佐野 元昭 金沢工業大学, 付置研究所, 准教授 (80410299)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 糸状菌二次代謝物 / 生物活性二次代謝物 / 菌株スクリーニング / 抗生物質 / 抽出発酵 / 界面バイオリアクター |
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| 研究概要 |
液体培養法、抽出液体培養法、固-液(寒天ゲル-疎水性有機溶媒)界面培養法、液-液(液体培地-疎水性有機溶媒)界面培養法の4種のカビ培養系において、水層並びに有機層中に生産蓄積される二次代謝物のプロファイルの違いを調べた。Penicillium multicolor IAM 7153やAspergillus terreus NRRL 1960等、6種類のカビについてHPLC/UV-VISを用いて詳細に検討した結果、同一株でも水層と有機層に蓄積される二次代謝物のプロファイルが大きく異なり、水層中には極性、有機層中には低極性な代謝物が著量蓄積することが確認された。以上の結果より、極性代謝物を主な標的としてきた従来のスクリーニング法では検出することが困難な低極性代謝物を効率的に検出可能であること、低極性(脂溶性)二次代謝物は細胞内への取り込みに優れ、また、ユニークな生物活性を有している可能性が高いことなど、天然の医薬候補物質のスクリーニング法あるいは物質生産システムとして魅力ある研究・開発対象であると考えられた。
上記の液-液(液体培地-疎水性有機溶媒)界面培養法を核とする、抗真菌活性物質生産カビの新規なスクリーニングシステムを構築し、その有効性を検討した。Pichia anomala NBRC 10213を対象に、572株の分離株について上記培養法の有機層中二次代謝物の抗真菌活性をアッセイした。その結果、125株の代謝物について抗真菌活性が確認され、ヒット率は21.9%という驚異的なレベルに達した。この効果は、液-液界面培養法に特徴的な以下の効果によるものと推論された：①有機層中への脂溶性代謝物のin situな抽出による生成物・フィードバック阻害の回避、②カタボライト抑制の効果的な回避、③有機層の高酸素溶解性による無通気・無撹拌下による増殖亢進(菌体へのダメージなし)。
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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
二次代謝物プロファイルの比較に関しては、概ね順調な成果が得られてきている。遺伝子発現のプロファイルの比較については、対象株並びに対象遺伝子群の設定を完了し、検討を開始する。一方、新規なスクリーニングシステムの構築に関しては、本研究で中心的な検討対象となる培養システムである液-液(水-有機溶媒)界面培養システムで、抗真菌活性物質生産カビのヒット率が20%以上という驚異的な成績が得られた。生物活性物質生産カビの全く新規なスクリーニングシステムに発展する可能性が高い。
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| 今後の研究の推進方策 |
二次代謝物プロファイルの解析・比較に関しては、6株について有意な知見が得られたが、まだまだ属種を拡大する必要がある。遺伝子レベルでの培養法間の比較に関しては、上記の培養実験の結果、対象株をAspergillus terreusに、対象遺伝子群をlovastatin生産系遺伝子群とする計画を立てることができ、いよいよマイクロアレイ解析を開始する予定である。できれば、プロテオーム解析にまで踏み込んでいきたい。
抗生物質スクリーニング系の確立に関しては、Pichia anomalaを対象株に設定した結果、ヒット率20%以上という驚異的な成果を得た。抗真菌活性は抗ガン活性や抗炎症活性等の他の生物活性とも関連性があるという説もあるため、ヒット株が生産する代謝物群に関して、ルミノメーターを用いたproteinkinase阻害活性を指標とした、抗ガン活性のアッセイに取組んでいきたい。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
差額の大半に相当する２０万円はマイクロアレイによる遺伝子発現パターンの解析費用であったが、対象とする糸状菌の絞り込みが遅れたため、平成２５年度は消化できなかった。培養実験グループによる検討で、対象とする糸状菌はlovastatin生産株であり、遺伝子解析が進んでいるAspergillus terreusに絞り込めたため、平成２６年度にマイクロアレイによる遺伝子解析に取りかかる計画である。従って、平成２５年度分の差額のうち、２０万円は平成２６年度の遺伝子解析費用に合算させたい。
Aspergillus terreusを対象とした遺伝子解析費用として、平成２６年度分予算に合算させる。
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