放線菌の産生する新規ポリケチド抗生物質探索法の開発

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本研究では，TypeⅡのPKSによって合成される抗生物質アクチノロージンの生産量の異なるStreptomyces coelicolor株に対してメタボロミクス(代謝物網羅解析)およびトランスクリプトミクス(遺伝子発現網羅解析)を統合させたマルチオミクス解析を適用した．結果として，アクチノロージン生産量と細胞内外のcAMP(環状アデノシン一リン酸)量との間に相関関係が観測された．本結果の因果関係特定のため，cAMPを培養培地への添加したところ，アクチノロージン生産量ならびに菌体量の向上が観測された．また，他ポリケチド抗生物質の生産量への影響を特定するためcAMPを添加した試料をLC-QTOFMSによるノンターゲットメタボローム解析に供したところTypeⅢのPKSによって合成されるポリケチド抗生物質ゲルミシジンにおいても同様に生産量向上が観測された．本結果より，Streptomyces coeliclor株におけるポリケチド抗生物質生産におけるcAMPの重要性が示された．本メカニズムの解明のため，cAMPを培養培地に添加した際のマルチオミクス解析を行ったところ，cAMPの添加によってプリン塩基合成遺伝子の発現量ならびに細胞内プリン塩基量の向上が観測され，中でもグアニンの重要性が示唆された．そこでグアニンを使用する反応の競合阻害剤である7-メチルグアニンを添加した際のcAMP同時添加の影響を確認することで，7-メチルグアニンによって阻害される反応がcAMPの正の影響の下流に存在していることの証明を目指した．結果として，7-メチルグアニンによって阻害された抗生物質生産がcAMPの添加によって改善されなかったことから，7-メチルグアニンによって阻害されている反応はcAMPの作用機序において鍵を成すことが示された．本研究結果によりStreptomyces coelicolorにおけるポリケチド抗生物質生産を制御するメカニズムが部分的に解明され，今後は本知見を用いた抗生物質生産性の向上ひいては新規抗生物質の探索が期待される．