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希少微生物株のゲノムマイニングによる天然医薬品資源の探索

稀有微生物菌株基因组挖掘探索天然药用资源

基本信息

批准号：
21H02635
负责人：
脇本敏幸
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では従来の天然物探索事例の少ない微生物株についてゲノム情報を取得し、ゲノム情報を起点とした新規天然物の探索を実施する。特に放線菌以外の菌株、中でも物質生産に秀でたグラム陰性菌を見出し、重点的に探索を進める。原位置培養方法等によって希少微生物株を収集するとともに、海綿動物や植物に共生する微生物株を重点的に探索標的とする。環境中より収集した菌株は16S rRNA配列によって系統解析し、過去の天然物探索事例が少なく、かつ有望な微生物株を選別する。まずゲノム解析を実施し、ゲノムにコードされる生合成遺伝子クラスターを見出し、新規天然物探索の指標とする。生合成遺伝子クラスターを起点とすることで様々なアドバンテージがある。第１に生合成遺伝子自体が休眠遺伝子である場合はトランスポゾン変異などを利用して、休眠遺伝子の活性化を試みる。第２にひとたび新規天然物が得られれば、生合成遺伝子クラスターが紐づいてくるために、生合成経路の解析へ容易に展開できる。新規の二次代謝酵素が見出されれば生体触媒としての応用展開が期待できる。第３に生合成遺伝子クラスターには化合物の生合成経路のみならず、自己耐性機構が含まれている場合があるため、自己耐性機構から該当化合物の作用機序を明らかにすることができる。また、あらかじめ探索の段階で自己耐性遺伝子が含まれる生合成遺伝子クラスターに着目することで、生物活性天然物を効率的にゲノムマイニングすることができる。このように本研究では次世代型の新規天然物探索手法を最大限活用し、これまでにない包括的な探索研究を実施し、新規抗生物質や細胞毒性物質の発見を目指す。

This study aims to obtain information on a small number of natural life exploration examples, including microbial strains, and to implement new natural life exploration methods. In particular, strains other than actinomycetes and medium substances produced by actinomycetes have been identified and key areas explored. In situ culture methods and other aspects of microbial strain collection, sponge and plant symbiosis of microbial strains to explore the target 16S rRNA alignment analysis of strains collected in the environment, rare cases of natural exploration in the past, and identification of promising microbial strains The analysis of natural resources should be carried out, and the indicators for natural resources exploration should be developed. The origin of the gene is the origin of the gene. In the first place, the gene itself is synthesized, and the dormant gene is used to activate the dormant gene. 2. New regulations for natural substances: easy to develop, easy to synthesize and analyze. New secondary metabolic enzymes have been found in biological catalysts and are expected to be developed. The third is the biosynthetic pathway of the compound, the mechanism of resistance, and the mechanism of action of the compound In order to explore the development of tolerance genes, biosynthetic genes and bioactive natural substances are needed. This study aims to maximize the use of new methods for exploring natural substances in the next generation, including the implementation of new methods for exploring antibiotics and cytotoxic substances.