2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the biosynthetic and action mechanisms of novel bacteriocins with characteristic structure and activity from lactic acid bacteria and their applications
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17H03797
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
善藤 威史 九州大学, 農学研究院, 助教 (50380556)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 抗菌ペプチド / 乳酸菌 / バクテリオシン / 生合成機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
乳酸菌が生産する抗菌ペプチドであるバクテリオシンは、安全性の高い抗菌物質として様々な用途への利用が期待される。我々は、リーダーレスバクテリオシンや環状バクテリオシンなどの構造に特徴をもつものをはじめ、菌種選択的な抗菌活性をもつものや他のバクテリオシンを伴って生産されるものなどの抗菌作用に特徴を有するものなど、多種多様な乳酸菌バクテリオシンを見出してきた。本研究では、新奇乳酸菌バクテリオシン群の食品保存や関連用途への実用と、その新たな構造と生合成機構を利用した新奇抗菌ペプチドの設計・創出に向けた分子基盤の確立を目指し、種々の新奇乳酸菌バクテリオシンの生合成機構と抗菌作用の特異な分子機構を解明することを目的とした。
新しい乳酸菌分離株より、特異な活性を示す新奇バクテリオシンを見出し、その精製・構造解析および特性の解析、さらに種々のPCRやドラフトゲノム解析によるバクテリオシン遺伝子の配列決定を行い、構造決定を進めている。一方、特異的な抗菌活性を有する新奇バクテリオシンであるラクトコッシンZの生合成遺伝子群を同定し、その生合成機構を明らかにするとともに、自己耐性機構および作用機構の一端を明らかにした。また、ラクトサイクリシンQやラクトサイクリシンQなどの新奇環状バクテリオシンの生合成に必須な遺伝子群、および環状化に必須な遺伝子群について、異種発現系の構築によって特定を進めている。多成分バクテリオシントランスポーターについては、構築した種々の異種発現株を用いてその基質特異性や分泌機構の一端を明らかにした。さらには、リーダーレスバクテリオシン・ラクティシンQや環状バクテリオシン・エンテロシンNKR-5-3Bの異種発現系を用い、バクテリオシン遺伝子に種々の変異を導入した改変バクテリオシンの生産とその抗菌活性の評価を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新しい乳酸菌分離株より、さらに新奇性の高い構造や特性を有すると予想されるバクテリオシンが得られ、その構造解析や生合成遺伝子群の解析が順調に進んでいる。これまでに構造が明らかになっていた新奇バクテリオシン・ラクトコッシンZについても、生合成機構や作用機構を明らかにすることができた。また、環状バクテリオシンであるラクトサイクリシンQやラクトサイクリシンQなどの生合成必須遺伝子群の同定も、異種発現系の構築によって順調に進展している。多成分バクテリオシントランスポーターについての解析も同様に進展した。リーダーレスバクテリオシン・ラクティシンQや環状バクテリオシン・エンテロシンNKR-5-3Bについては、これまでに構築した異種発現系を用いた改変バクテリオシンの生産と評価を進めており、他のバクテリオシンについても今後同様の手法を用いることで、バクテリオシン活性の向上や活性に必須な構造の特定などが可能と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究はおおむね順調に進展しており、各バクテリオシンについて、これまでの内容を継続してさらに進展を図る。特異な活性あるいは強力な活性を有しながらも、構造未決定のバクテリオシンについては、精製・構造解析および生合成遺伝子群の解析を進め、新たな構造・遺伝子情報の取得を図る。必要に応じてバクテリオシン生産乳酸菌のドラフトゲノム解析なども行い、解析の迅速化を図る。環状バクテリオシンの生合成機構については、当方で発見した複数の新奇環状バクテリオシンおよび既報の環状バクテリオシンの生合成遺伝子群を比較しながら解析を進めることで、進展を図る。リーダーレスバクテリオシンと環状バクテリオシンの共通点、あるいは相違点にも着目し、環状化機構や分泌機構を含む生合成機構、自己耐性機構およびそれと密接に関与する作用機構の解明を図る。これらの機構の相関を考察することで、乳酸菌バクテリオシンとその生合成機構を基盤とした、新奇抗菌ペプチドの設計と創出の分子基盤の確立を目指す。
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[Book] 腸内細菌の応用と市場2018
Author(s)
佐戸 翔太, 善藤 威史, 園元 謙二
Total Pages
345
Publisher
シーエムシー出版
ISBN
978-4-7813-1324-5
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