2023 Fiscal Year Annual Research Report
海綿における水平伝播を起点とした生理活性天然物生合成遺伝子の探索と解析
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22K20717
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
城森 啓宏 琉球大学, 理学部, 助教 (60964898)
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2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 海綿動物 / 生合成遺伝子 / 水平伝播 / ペプチド天然物 / メンブレンベシクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、水平伝播を起点とした海洋天然物の設計図である生合成遺伝子クラスターの取得を目指した。初めにモデル実験として、水平伝播に関与していることが示唆されているメンブレンベシクル（MV）に、海綿Theonella swinhoei由来天然物misakinolideの既知生合成遺伝子クラスターが含まれているか確認した。Misakinolide生合成遺伝子を特異的に検出するプライマーを設計しPCR実験を行った結果、遺伝子の増幅を確認できたことからMVにmisakinolide生合成遺伝子が含まれていることが示唆された。次に遺伝子情報を濃縮するために、与那国産の海綿T. cupolaの破砕細胞液からMVを遠心分画し、得られたMV画分から長鎖メタゲノムDNAの取得に成功した。得られたDNAをロングリードシーケンサー（Nanopore）およびショートリードシーケンサー（DNBSeq）に供し、合計１２Gbデータ量を取得した。その後、ポリッシング、ハイブリッドアセンブリを実施し、生合成遺伝子クラスター検出ソフトであるAnti-SMASHに供したところ、海綿T. cupolaのメタゲノムDNAより70 kbを超える非リボソームペプチド－ポリケチドのハイブリット型生合成遺伝子クラスター（NRPS-PKS）の取得に成功した。それらドメイン構成をもとに、生合成産物を推定すると抗真菌剤microsclerodermin C/Dであることが示唆された。microsclerodermin Cは、Trp残基のイミダゾールの窒素にカルバモイル基を含むことで抗真菌活性が20倍以上上昇することが知られている。今後、本課題で見出したカルバモイル転移推定酵素の機能解析を行うとともに、水平伝播を軸とした海綿からのさらなる生合成遺伝子クラスターの取得方法の確立を目指す。
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