Activation of silent gene clusters using microbial communication tools and elucidation of the mechanism

使用微生物通讯工具激活沉默基因簇并阐明其机制

• 批准号: 22KJ1546
• 负责人: 手島 愛子
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1546/
• 关键词: 休眠遺伝子; 微生物コミュニケーションツール; バイオインフォマティクス; 二次代謝

本研究では、新規有用物質の取得を目指し、放線菌の二次代謝生産を制御するシグナル分子(SM)に着目し、SMより簡易に化学合成できる『SMを模倣した誘導剤(PS)』を用いて放線菌および他種微生物の休眠二次代謝活性化を試みることとした。まず初めに、本研究で用いるシグナル分子の受容体(srrA)遺伝子のホモログを持つ菌をBLAST検索により調べ、供試菌の選定を行った。シグナル分子受容体はTetRファミリーに属しており、srrAホモログはシグナル分子がまだ報告されていない希少放線菌や、放線菌とは全く異なる微生物種にも幅広く存在していた。シグナル分子による休眠型遺伝子活性化が放線菌だけでなくどの微生物種まで適用可能かを確かめるため、当該年度は放線菌以外の微生物種を主として供試菌を選択した。具体的には、放線菌に匹敵する数の二次代謝遺伝子クラスターを持つKtedonobacteria網細菌、数多くの抗菌活性化合物が報告されているPaenbacillus属、Bacillaeles目に含まれながら放線菌に似た特徴を持つLaceyella属の中から計4菌株を選び、培養条件の検討を行った。Ktedonobacteria網細菌は難培養微生物であるが、菌体の凝集を防ぐためスプリングを入れるなど工夫を行い液体培養に成功した。Laceyella sacchariについては液体培養の際、培養2日目以降になると自己消化が起こってしまい菌体が著しく減少したため、安定して二次代謝生産を行う培地の検討が必要であった。そこで複数の培地を用いて検討を行なったところ、自己消化が起こりにくい条件を見つけることができた。Paenibacillus borealisについても複数の培地で培養を行い、抽出サンプルについてHPLCにより代謝産物の解析を行ない、PS非添加における二次代謝プロファイルを確認した。

This study で は, new rules useful substances の を refers し, actinomycetes の secondary metabolic production を suppression す る シ グ ナ ル molecules (SM) に し, SM よ り simple に chemical synthesis で き る imitation "SM を し た induced tonic (PS)" を with い て actinomycetes お よ び he kind of microbial の dormancy secondary metabolic activation を try み る こ と と し た. Early ま ず め に, this study で い る シ グ ナ ル the の molecular let body (srrA) heritage 伝 son の ホ モ ロ グ を hold つ bacteria を BLAST 検 cable に よ り べ, antimicrobial の を selected rows っ た. シ グ ナ ル molecules by let body は TetR フ ァ ミ リ ー に genus し て お り, srrA ホ モ ロ グ は シ グ ナ ル molecular が ま だ report さ れ て い な い rare actinomycetes や, actinomycetes と は く all different な る microbial species に も picture hiroo く exist し て い た. Molecular に シ グ ナ ル よ る dormancy type heritage 伝 son activeness が actinomycetes だ け で な く ど の microbial species ま で may apply か を か indeed め る た め outside, when the annual は actinomycetes の microbial species を main と し て antimicrobial を sentaku し た. Specific に は, actinomycetes に match す る number の traces of secondary metabolism 伝 son ク ラ ス タ ー を hold つ Ktedonobacteria bacteria, many く の antibacterial activity of compound が report さ れ て い る Bacillaeles mesh に Paenbacillus genera, including ま れ な が ら actinomycetes に like た, 徴 を hold つ Laceyel Among the four strains of the genus la in ら, を should be selected from び, and the culture conditions of <s:1> 検 should be discussed for を. Ktedonobacteria net bacteria は hard to cultivate microorganisms で あ る が, bacteria の agglutination を anti ぐ た め ス プ リ ン グ を into れ る な ど time line を い liquid culture に successful し た. Laceyella sacchari に つ い て は liquid cultivation の interstate, 2 eyes with に な る と own digestion が こ っ て し ま い bacteria が the し く reduce し た た め, stable し て secondary metabolic production line を う petty の beg が 検 necessary で あ っ た. そ こ で plural の petty を with い て 検 line for を な っ た と こ ろ, their digestive が こ り に く い conditions を see つ け る こ と が で き た. Paenibacillus borealis に つ い て も plural の petty で を line い, drew サ ン プ ル に つ い て HPLC に よ り metabolites の parsing line を な い, PS not add に お け る secondary metabolic プ ロ フ ァ イ ル を confirm し た.