海綿二次代謝産物生産を担う共生微生物の同定とゲノム解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25560399
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 脇本 敏幸 東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (70363900)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 海綿共生微生物 / Theonella / Discodermia

研究実績の概要

本研究では伊豆半島、伊豆諸島沿岸に生息するTheonellidae科の海綿類、特にTheonella属およびDiscodermia属について生物活性物質の生産を担う共生微生物を特定し、そのゲノム解析を試みた。八丈島産Theonella swinhoeiに関しては細胞分画を駆使して二次代謝産物の生産を担う海綿共生微生物の探索を進めた結果、光学顕微鏡下観察可能なフィラメント状バクテリアを候補微生物として単離した。ドラフトゲノム解析の結果、このバクテリアがTheonella swinhoei由来の生物活性物質の生合成遺伝子をコードしていることが明らかになった。この新規バクテリアをEntotheonella factorとして同定し、新たにTectomicrobia門を提唱している。
さらにDiscodermia属の海綿類においても同様のフィラメント状バクテリアが観察されており、伊豆半島産Discodermia kiiensisを採集後、密度勾配遠心法を用いて細胞分画し、同バクテリアを精製し、次世代シークエンサーを用いたゲノム解析に供した。その結果、やはりペプチド、ポリケタイドなどの数多くの二次代謝産物の生合成遺伝子クラスターをコードしていることが明らかになった。代謝産物の不明な遺伝子クラスターも複数存在することから、メタゲノムマイニングによって代謝産物の探索を行った。その結果、新規リポペプチド、lipodiscamide類の単離、構造決定に成功した。このようにTheonellidae科の海綿類においてはEntotheonella属の共生微生物が物質生産を担っていることが明らかとなり、多様な海綿由来生物活性物質の生産機構の解析へ向け、重要な糸口を掴む事ができた。

研究成果

• [雑誌論文] Calyculin biogenesis from a pyrophosphate protoxin produced by a sponge symbiont (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto, Y. Egami, Y. Nakashima, Y. Wakimoto, T. Mori, T. Awakawa, T. Ito, H. Kenmoku, Y. Asakawa, J. Piel, I. Abe
  • 雑誌名: Nature Chem. Biol. 巻: 10 ページ: 648-655
  • DOI: 10.1038/nchembio.1573
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete biosynthetic pathway of anditomin: nature's sophisticated synthetic route to a complex fungal meroterpenoid. (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, T. Wakimoto, T. Mori, T. Awakawa, I. Abe
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 15326-15336
  • DOI: 10.1021/ja508127q
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A methyltransferase initiates terpene cyclization in teleocidin B biosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Awakawa, L. Zhang, T. Wakimoto, S. Hoshino, T. Mori, T. Ito, J. Ishikawa, M. E. Tanner, I. Abe
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 9910-9913
  • DOI: 10.1021/ja505224r
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphocalyculin C as a pyrophosphate protoxin of calyculin C in the marine sponge Discodermia calyx (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 24 ページ: 5150-5153
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2014.10.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arcyriaflavin E, a new cytotoxic indolocarbazole alkaloid isolated by combined-culture of mycolic acid-containing bacteria and Streptomyces cinnamoneus NBRC 13823 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hoshino, L. Zhang, T. Awakawa, T. Wakimoto, H. Onaka, I. Abe
  • 雑誌名: J. Antibiot. 巻: 67 ページ: 1-3
  • DOI: 10.1038/ja.2014.147
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Three acyltetronic acid derivatives: noncanonical cryptic polyketides from Aspergillus niger identified by genome mining (2014)
  • 著者名/発表者名: X.-L. Yang, T. Awakawa, T. Wakimoto, I. Abe,
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 15 ページ: 1578-1583
  • DOI: 10.1002/cbic.201402172
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lipodiscamides A-C, new cytotoxic lipopeptides from the marine sponge Discodermia kiiensis (2014)
  • 著者名/発表者名: K. C. Tan, T. Wakimoto, I. Abe
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 16 ページ: 3256-3259
  • DOI: 10.1021/ol501271v
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] The significance of unstable marine natural products (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Wakimoto
  • 学会等名: Marine Biotechnology Seminar
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2015-02-09
  • 招待講演
• [学会発表] 海綿由来生物活性物質の生合成に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 日本生薬学会第61年会
  • 発表場所: 福岡県福岡市
  • 年月日: 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 多様な天然物を生産する海綿共生バクテリア (2014)
  • 著者名/発表者名: 脇本敏幸
  • 学会等名: 静岡大学農学部公開講演会
  • 発表場所: 静岡県静岡市
  • 年月日: 2014-07-14
  • 招待講演
• [図書] Handbook of Anticancer Drug from Marine Origin (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Wakimoto, K. C. Tan, H. Tajima, I. Abe
  • 総ページ数: 800
  • 出版者: Springer
• [備考] カイメンを気づかう共生バクテリア ―チョコガタイシカイメンの毒性物質はバクテリアが生産していた―
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_260630_02_j.html
• [備考] 海綿動物の化学防御を担う共生細菌
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/9108