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。但是，只有大约20％的基因作品，众所周知，将产生新天然产物的生物合成基因是保持睡眠的休眠基因。近年来，我们开发了一种与致病性放线菌和动物细胞共培养的方法，并成功激活了休眠基因。这种新方法重现了病原微生物感染动物，模仿伪感染的状态，并且是日本和国外的第一个情况，使其成为原始和新颖的情况。这项研究旨在将这种共培养方法应用于致病性真菌，寻找新的共培养特异性化合物，并更接近生产机制。从千叶大学真菌医学研究中心拥有的临床标本中分离出的致病真菌和免疫细胞（小鼠巨噬细胞样细胞）在各种条件下共同培养。当仅与细胞，仅细菌，共培养和共培养时，HPLC比较了复合产生。除了致病性真菌外，我们还检查了Koji霉菌，耐热真菌和乳酸细菌，它们是肠道细菌之一，并在共培养过程中发现了特定的化合物，并在共培养过程中增强了产生。致病真菌曲霉和急性单核细胞性白血病细胞的共同培养导致丁蜜酮类似物，丁蜜酮类似物，一种在共培养过程中产生的化合物。有趣的是，丁醇类似物抑制巨噬细胞抑制一氧化氮（NO）的产生。获得Itaconic酸衍生物作为化合物，通过与小鼠巨噬细胞样细胞共培养曲霉，从而增强产量。发现在共培养过程中，上游脂肪酸合酶的基因AKCD增加了。

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