Development of bioactive compounds by activation of cryptic genes based on invasive evolution of pathogenic microorganisms

基于病原微生物的侵入进化，通过激活隐秘基因开发生物活性化合物

基本信息

批准号：
21H02639
负责人：
荒井緑
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Keio 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

放線菌や真菌は，多くの有用な化合物を提供してきた．しかしながらその遺伝子は２割程度しか働いておらず，新たな新規天然物を生産するであろう生合成遺伝子が眠ったままの休眠遺伝子であることがわかっている．我々は近年，病原放線菌と動物細胞の共培養法を開発し，休眠遺伝子活性化に成功している．この新規手法は，病原微生物が動物に感染する際の状況を再現し，疑似感染状態を模倣したもので，国内外でも初めての例であり独創的で新規性が高い．本研究では，本共培養法を病原真菌にも応用し，新たな共培養特異的化合物を見いだし，その生産機構に迫ることを目的とする．千葉大学真菌医学研究センターが保有する臨床検体から分離された病原真菌と免疫細胞（マウスマクロファージ様細胞）を様々な条件下共培養を行った．細胞のみの培養，菌のみの培養および，共培養の際の化合物生産をHPLCで比較し，共培養特異的化合物を見いだした．本年度は，病原真菌以外にも，麹菌や耐熱真菌，また腸内細菌の一つである乳酸菌も検討し，それぞれ共培養時特異的化合物や，共培養時に産生が増強される化合物を見いだした．病原真菌 Aspergillus terreusと急性単球性白血病細胞の共培養では，共培養時に生産が増強される化合物であるブチロラクトン類縁体が得られた．興味深いことにブチロラクトン類縁体は，マクロファージによる一酸化窒素（NO）の産生を抑制した．麹菌 Aspergillus luchensisとマウスマクロファージ様細胞の共培養では，生産が増強される化合物としてイタコン酸誘導体を得た．上流の脂肪酸合成酵素の遺伝子akcDが共培養時に増加していることを見いだした．

放线菌和真菌提供了许多有用的化合物。然而，这些基因中只有大约 20% 是活跃的，并且众所周知，能够产生新天然产物的生物合成基因是休眠基因。我们最近开发了一种致病性放线菌与动物细胞共培养的方法，并成功激活了休眠基因。这种新方法再现了病原微生物感染动物的情况，模拟了假感染状态，在日本乃至海外尚属首次，具有很强的原创性和新颖性。在本研究中，我们旨在将这种共培养方法应用于病原真菌，发现新的共培养特异性化合物，并研究其产生机制。从千叶大学真菌医学研究中心持有的临床标本中分离出的病原真菌和免疫细胞（小鼠巨噬细胞样细胞）在各种条件下共培养。使用 HPLC 比较纯细胞培养、纯细菌培养和共培养期间的化合物产量，发现了共培养特有的化合物。今年，除了病原真菌之外，我们还对曲霉、耐热真菌和肠道细菌乳酸菌进行了研究，发现了共培养特有的化合物以及在共培养过程中产量增加的化合物。 -文化。病原真菌土曲霉与急性单核细胞白血病细胞共培养产生丁内酯类似物，这种化合物的产量在共培养过程中得到增强。有趣的是，丁内酯类似物抑制巨噬细胞产生一氧化氮（NO）。在卢金曲霉和小鼠巨噬细胞样细胞的共培养中，获得了衣康酸衍生物作为其产量增强的化合物。我们发现上游脂肪酸合酶基因 akcD 在共培养过程中增加。

项目成果

期刊论文数量（30）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Acacienone, a terpenoid-like natural product having an unprecedented C20 framework isolated from Acacia mangium leaves

金合欢酮，一种类萜天然产物，具有从马占相思叶中分离出的前所未有的 C20 骨架

DOI：
10.1007/s11418-020-01457-y
发表时间：
2021
期刊：
Journal of Natural Medicines
影响因子：
3.3
作者：
Yasumasa Hara;Yuichi Totsugi;Hiroshi Ichikawa;Shinji Harada;Kazuki Fujii;Firoj Ahmed;Samir K. Sadhu;Midori A. Arai;Masami Ishibashi
通讯作者：
Masami Ishibashi

Two approaches for isolation of bioactive natural products: Fishing by protein-beads and microorganism-animal cells co-incubation

分离生物活性天然产物的两种方法：蛋白珠捕捞和微生物-动物细胞共培养

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. A. Arai
通讯作者：
M. A. Arai

休眠遺伝子活性化を目指した病原真菌と免疫細胞の共培養

病原真菌和免疫细胞共培养旨在激活休眠基因

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
氏江優希子;齋藤駿;矢口貴志;荒井緑
通讯作者：
荒井緑

Evaluation of Naturally Occurring HIF-1 Inhibitors for Pulmonary Arterial Hypertension

DOI：
10.1002/cbic.202100223
发表时间：
2021-07-09
期刊：
CHEMBIOCHEM
影响因子：
3.2
作者：
Arai, Midori A.;Sakuraba, Kota;Ishibashi, Masami
通讯作者：
Ishibashi, Masami

新規探索法による生物活性天然物の開拓：魚釣り法と微生物ー動物細胞共培養法

使用新的搜索方法探索生物活性天然产物：钓鱼法和微生物-动物细胞共培养法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ando T;Tai-Nagara I;Sugiura Y;Kusumoto D;Okabayashi K;Kido Y;Sato Kohji;Saya H;Navankasattusas S;Li DY;Suematsu M;Kitagawa Y;Seiradake E;Yamagishi S;*Kubota Y.;荒井緑
通讯作者：
荒井緑