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2013 年度 実施状況報告書

放線菌二次代謝制御因子の解析および多面発現制御による生合成プラットフォームの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25450155
研究種目

基盤研究(C)

研究機関広島大学

研究代表者

荒川 賢治  広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (80346527)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード放線菌 / 抗生物質 / オートレギュレーター / 制御遺伝子 / ゲノムマイニング
研究概要

本年度は以下の2項目の解析を進めた。
(1)二次代謝制御シグナルカスケードの網羅的解析
申請者らはS. rochei抗生物質制御カスケードについて、srrX(SRB合成酵素遺伝子)-srrA(SRBリセプター遺伝子)-srrY(SARP遺伝子)[-LC生産]-srrZ(SARP遺伝子)-LM生産、という主要経路を明らかにしている。また、2つめのリセプターSrrBは抗生物質生合成のアクティベーターsrrYプロモーター上流に結合したため、SRBとリセプターホモログの親和性の違いや時期特異的発現による巧妙な転写活性化調節機構の存在が示唆された。
本年度は、1)各制御遺伝子破壊株におけるsrrA,srrB,srrYの転写・抗生物質生産の経時変化解析、2)SrrA,SrrBとSRB間の結合アフィニティー解析、を行った。まず1)であるが、培養中期にsrrY,srrBの発現が開始され、後期にsrrYの転写抑制が生じることが分かった。これにより、2つのリセプターSrrA,SrrBによる巧妙な抗生物質の一過的生産が見いだせた。また、2)であるが、SrrB大量発現ベクターを構築し、良好なタンパク発現を確認した。現在SrrA-srrY,SrrB-srrY複合体へのSRB結合活性を調べている。
(2)染色体アーム領域塩基配列のアセンブルおよびORF解析
S. rochei染色体の塩基配列解析に関してContig配列およびコスミドライブラリー、PCR反応を組み合わせてアセンブル作業を進めたところ、100 kb以上のcontigが30本(最長Contig長; 392kb)得られ、他のcontigとあわせたカバー長は8.18Mbであった。

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

(1)に関しては2つのリセプターによる抗生物質の巧妙な一過性生産を遺伝子発現レベルでも見いだすことが出来た。
(2)の染色体塩基配列解析であるが、contig数を2桁にまで絞り込むことが出来た。6コピーあるリボソームRNAおよび多数のトランスポゾン領域のcontig連結には困難が考えられる。また制御遺伝子の多重変異株において、複数の二次代謝遺伝子の覚醒にも成功し、さらに本菌における線状プラスミドが線状染色体の線状構造を維持するのに必要不可欠であることを見いだすことが出来た。これらの発見は本菌の全ゲノム解析を行う上で強力なモチベーションとなっている。

今後の研究の推進方策

(1)に関しては、次年度以降にフットプリントによる結合領域の特定やシグナル分子SRBの結合アフィニティーの解析を進める予定である。
(2)に関しては、重複塩基配列のcontig連結に対して次々世代シークエンサーの利用などを行う予定である。
また、平成26年度には(3)ゲノムマイニングで発見したポリエンマクロライド抗生物質ペンタマイシンの生合成解析、(4)PQQモチーフを有する遺伝子の網羅的探索、を計画している。いずれも(2)の全塩基配列解析が密接に絡んだ研究課題であるので、有機的に組み合わせながら研究を遂行する所存である。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち謝辞記載あり 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Genetic and biochemical analysis of the antibiotic biosynthetic gene clusters on the Streptomyces linear plasmid2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Arakawa
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 78 ページ: 183-189

    • DOI

      doi: 10.1080/09168451.2014.882761

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chromosome circularization of the model Streptomyces species, Streptomyces coelicolor A3(2)2013

    • 著者名/発表者名
      Yosi Nindita, Tomoya Nishikawa, Kenji Arakawa, Guojun Wang, Kozo Ochi, Zhongjun Qin, Haruyasu Kinashi
    • 雑誌名

      FEMS Microbiol. Lett.

      巻: 347 ページ: 149-155

    • DOI

      10.1111/1574-6968.12228

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of the regulatory genes encoded on a Streptomyces linear plasmid and its application for antibiotic production2013

    • 著者名/発表者名
      Kenji Arakawa
    • 雑誌名

      Report of the Noda Institute for Scientific Research

      巻: 57 ページ: 40-41

  • [学会発表] 放線菌Streptomyces rocheiの多重変異株が生産するアゾキシアルケン化合物の生合成機構2014

    • 著者名/発表者名
      國武 博文,木梨 陽康,荒川 賢治
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] The tpg-tap gene pair of the linear plasmid functions to maintain the linear chromosome in Streptomyces rochei 7434AN42014

    • 著者名/発表者名
      Yosi NINDITA,曹 志生,志波 優,吉川 博文,荒川 賢治,木梨 陽康
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Streptomyces rochei7434AN4株の線状染色体の塩基配列解析2014

    • 著者名/発表者名
      稲田 晋宣,曹 志生,Yosi NINDITA,片岡 憂祐,田上 道平,Alexander LEZHAVA,志波 優,吉川 博文,石川 淳,木梨 陽康,荒川 賢治
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 赤シソからの新規I型アレルギー抑制因子の単離・同定2014

    • 著者名/発表者名
      亀井 力哉,河本 正次,荒川 賢治,平川 規子,馬場 堅治,小埜 和久
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Manipulation of the Streptomyces regulatory network for engineering natural product biosynthesis2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Arakawa
    • 学会等名
      1st US-Japan Seminar on the Biosynthesis of Natural Products for Young Researcher
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20140302-20140303
    • 招待講演
  • [学会発表] 放線菌線状プラスミドにコードされた抗生物質生合成クラスターの遺伝学的・生物有機化学的解析2014

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      日本農芸化学会・中四国支部第38回講演会(例会)
    • 発表場所
      香川大学
    • 年月日
      20140125-20140125
    • 招待講演
  • [学会発表] 放線菌二次代謝制御システムの解析および物質生産への応用2013

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      日本生物工学会大会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 年月日
      20130919-20130919
    • 招待講演
  • [学会発表] 放線菌線状プラスミドにコードされた抗生物質生合成・制御遺伝子の網羅的解析および物質生産への応用2013

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      JBA発酵と代謝研究会シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学農学部
    • 年月日
      20130911-20130911
    • 招待講演
  • [学会発表] Streptomyces rocheiの多重遺伝子破壊株が生産する代謝産物の化学構造および生合成機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      國武 博文,平松 高広,木梨 陽康,荒川 賢治
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 発表場所
      メルパルク広島
    • 年月日
      20130905-20130906
  • [学会発表] 抗生物質ランカサイジン生合成におけるピロロキノリンキノン要求性デヒドロゲナーゼの機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      山内 佑介,薮内 優,鈴木 敏弘,木梨 陽康,荒川 賢治
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 発表場所
      メルパルク広島
    • 年月日
      20130905-20130906
  • [学会発表] Analysis of the essential gene for a linear topology of the Streptomyces rochei replicons2013

    • 著者名/発表者名
      Yosi NINDITA,曹 志生,志波 優,吉川 博文,荒川 賢治,木梨 陽康
    • 学会等名
      日本放線菌学会
    • 発表場所
      メルパルク広島
    • 年月日
      20130905-20130906
  • [学会発表] 多重遺伝子変異株から単離したアゾキシアルケン化合物の構造および生合成2013

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      第9回(2013年度)生合成勉強会
    • 発表場所
      東京大学農学部
    • 年月日
      20130803-20130803
    • 招待講演
  • [学会発表] 抗生物質生合成を誘導するシグナル分子の構造・生合成と有用物質生産への展開2013

    • 著者名/発表者名
      荒川 賢治
    • 学会等名
      第5回生合成マシナリー札幌セミナー
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20130422-20130422
    • 招待講演
  • [備考] 研究室のホームページ

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/mbiotech/5lab/index.html

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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