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

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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。