Biosynthetic study on bioactive compounds from marine sponges

海绵生物活性物质的生物合成研究

• 批准号: 17F17114
• 负责人: 脇本 敏幸
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-07-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17114/
• 关键词: 海綿; メタゲノム; 生合成

海綿動物は多種多様な共生微生物を宿す付着性の多細胞動物である。世界中の海に生息し、１万種が現存するといわれる海綿動物からは、これまで２万以上の生理活性物質が単離、報告されてきた。ランダムスクリーニングに由来するため細胞毒性物質の数が多く、pM程度の濃度で強力な細胞毒性を示す化合物も少なくない。しかしながら、それらの多くが稀少かつ複雑な構造を有するために、抗がん剤として研究開発がなされた化合物は極めて少ない。一方で、それら海綿由来細胞毒性物質のほとんどは共生微生物によって生産されることが示唆されている。本研究では医薬品資源として有望な海綿由来稀少生理活性物質の生合成遺伝子および生産菌を同定し、可培養化や異種生産を目指した基礎的知見を得る。昨年度より海綿動物から微量成分として見出されたspongistatinの生合成遺伝子の特定を進めてきた。Spongistatinはtrans AT型PKSによる生合成経路が予想される化合物であり、その生合成遺伝子には特徴的な配列を有するketosynthase (KS)が含まれる。したがってKSの縮重プライマーを用いたtrans AT型PKSの探索を重点的に行った。その結果、海綿メタゲノムDNAよりtrans AT型PKSに属するKS配列を得た。さらに海綿メタゲノムライブラリーを構築し、得られたtrans AT型KS配列に基づくスクリーニングを行った。その結果、複数のヒットクローンを得ることに成功した。現在詳細なシークエンス解析を進めている。また、海綿共生微生物の可培養化を目指し、沖縄産海綿Theonella swinhoeiから様々な組成の培地を用いた培養を試みた。その結果、既知微生物と相同性が低い微生物を含む数百種類の微生物を単離した。その中にはPKSやNRPS遺伝子を有する微生物群も数多く含まれており今後さらに物質生産能の検証を進める。

Sponges な various types な symbiotic microorganisms を homestay す accessory sex <s:1> multicellular animals である. Sea world の に interest-bearing し, 10000 kinds of が existing す る と い わ れ る sponges か ら は, こ れ ま で above 20000 の physiological active substances が 単 from, report さ れ て き た. ラ ン ダ ム ス ク リ ー ニ ン グ に origin す る た め cytotoxic substance の が much く, concentration degree of pM の で powerful な cytotoxicity を も す compounds in less な く な い. し か し な が ら, そ れ ら の more く が scarce か つ complex 雑 な a す を construction る た め に, resisting が ん tonic と し て research open 発 が な さ れ た compound は extremely め て less な い. One side of で and それら sponges is produced by cytotoxic substances in the form of <s:1> ほとん <s:1> ほとん されて symbiotic microorganisms によって, which are used to produce される とが とが and とが. This study で は medical 薬 product resources と し て could な sponge origin rare physiological active substances の biosynthesis heritage 伝 son お よ び producing bacteria を be し, can cultivate や heterogeneous production を refers し た basic knowledge を る. Yesterday's annual よ り sponges か ら trace ingredients と し て shows さ れ た spongistatin の biosynthesis heritage 伝 son の を into specific め て き た. Type Spongistatin は trans AT PKS に よ る biosynthesis が 経 road to want to さ れ る compound で あ り, そ の biosynthesis heritage 伝 son に は な match column of 徴 を have す る ketosynthase (KS) contains が ま れ る. Youdaoplaceholder0 たがってKS <s:1> reduction of weight プラ プラ を を を を use the <s:1> たtrans AT type PKS <e:1> to explore the に lines った of the を focus. Youdaoplaceholder0 そ result, sponge メタゲノムDNAよ た trans at-type PKSに genus するKS arranged を た. さ ら に sponge メ タ ゲ ノ ム ラ イ ブ ラ リ ー を build し, ら れ た trans type AT KS with column に base づ く ス ク リ ー ニ ン グ を line っ た. Youdaoplaceholder0 result, plural そ ヒット ロ ロ ロ を を を る とに とに successful た た. Now analyze in detail なシ エ エ ス ス を into めて る る. Youdaoplaceholder0, sponge symbiotic microorganisms <s:1> culturable を fingers を, nawa-produced sponge Theonella swinhoei ら ら samples 々な to form a 々な culture field を, and を test みた were cultured using また た た. Youdaoplaceholder0 そ results: known microorganisms と are similar が low と microorganisms を contain む hundreds of species of <s:1> microorganisms を単 are close to た. In そ の に は PKS や NRPS heritage 伝 son を す も number contains many く ま る microbe group れ て お り future さ ら に material production can の 検 card を into め る.

项目成果

北海道大学大学院薬学研究院天然物化学研究室

北海道大学药学研究生院天然产物化学实验室

ペプチド類の大環状化酵素

肽大环化酶

• 发表时间: 2018

メタゲノムマイニングによる海綿由来新規天然物の探索

通过宏基因组挖掘从海绵中寻找新的天然产物

• 发表时间: 2017
• 作者: Hanyu;T.;M. L. G. Tejada;K. Shimizu;O. Ishizuka;J. -I. Kimura;Q. Chang;R. Senda;T. Miyazaki;K. Goto;and A. Ishikawa;脇本敏幸
• 通讯作者: 脇本敏幸

The revised structure of surugamide A

修改后的surugamide A的结构

• 发表时间: 2019
• 期刊: Chemical and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 1.7
• 作者: Matsuda Kenichi、Kuranaga Takefumi、Ayae Sano;Akihiro Ninomiya、Takada Kentaros、Wakimoto Toshiyuki
• 通讯作者: Akihiro Ninomiya、Takada Kentaros、Wakimoto Toshiyuki

Biosynthetic Insights of Calyculin- and Misakinolide-Type Compounds in “ Candidatus Entotheonella sp.”

“Candidatus Entotheonella sp.”中 Calyculin 和 Misakinolide 型化合物的生物合成见解

• DOI: 10.1016/bs.mie.2018.02.017
• 发表时间: 2018
• 期刊: Methods in Enzymology
• 作者: Uria Agustinus R.;Piel Joern;Wakimoto Toshiyuki
• 通讯作者: Wakimoto Toshiyuki