放線菌における薬剤耐性変異の特性解析と抗生物質探索への応用

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放線菌がオフロキサシン耐性変異を獲得すると、抗生物質生産などの二次代謝が活性化することがある。本研究では放線菌を用い、オフロキサシン耐性変異の新たな特性を明らかにし、それを抗生物質探索に応用することを目的とした。令和4年度における研究実施状況を以下に示す。課題A：オフロキサシン耐性変異を活用した抗生物質探索静岡県駿河湾の海砂より分離したStreptomyces sp. OYST14株には、ゲノム情報よりペプチド系抗菌物質の生産能が示唆されていた。OYST14から、オフロキサシン耐性株を110株取得し、それらの代謝産物をHPLCおよびESI-MSにより調べた。その結果、ハロゲナーゼ遺伝子を含むNRPS遺伝子クラスターから生産される塩素化ペプチド、ランチペプチド生合成遺伝子クラスターから生産されるペプチド、それぞれの高生産株の取得に成功した。以上より、オフロキサシン耐性株の取得は、放線菌におけるペプチド系化合物の生合成の活性化にも有効であり、新規有用化合物の発見への有効なアプローチであることが強く示唆された。課題B：オフロキサシン耐性変異が放線菌に与える影響の解析Streptomyces coelicolor A3(2)において、オフロキサシン耐性を示すTetR遺伝子変異株およびRNAヘリカーゼ遺伝子変異株のRNA-seqを行い、各変異のオフロキサシン耐性化と二次代謝活性化への影響を調べた。その結果、TetR変異では、オフロキサシン耐性化は薬剤排出機構および活性酸素種の分解経路の発現上昇に起因し、二次代謝活性化は翻訳関連遺伝子の発現増加に起因することが示唆された。またRNAヘリカーゼ変異では、オフロキサシン耐性化はTetR変異と同様に、薬剤排出機構および活性酸素種の分解経路の発現上昇に起因し、二次代謝活性化はATP合成系の発現増加に起因することが示唆された。