海綿における水平伝播を起点とした生理活性天然物生合成遺伝子の探索と解析

海绵体内水平传递的具有生理活性的天然产物生物合成基因的搜索与分析

• 批准号: 22K20717
• 负责人: 城森 啓宏
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20717/
• 关键词: 海綿動物; 生合成遺伝子; 共生微生物; Entotehonella; メンブレンベシクル; Latrunculin; 生合成; 天然物; 遺伝子水平伝播

本研究では、海綿における遺伝子の水平伝播に着目した生合成遺伝子クラスター探索基盤を確立することを目指し、共生微生物が保有する遺伝子クラスターの水平伝播の実体を明らかにする。なかでも生物間の水平伝播ツール「運び屋」として知られているメンブレンベシクル(MV)に焦点を当て、生合成遺伝子情報の濃縮を図ることで新たな生合成遺伝子クラスターの取得を目指す。これまでに我々はある一種の海綿において生合成遺伝子がMV画分に局在していることを明らかにしている。しかし別種の海綿でも生合成遺伝子がMVに局在しているかは不明であった。そこで令和4年度はモデル実験として、既に化合物の生合成遺伝子クラスターが複数同定されている恩納村産Theonella swinhoei海綿から調製したMVにおいて、misakinolide生合成遺伝子クラスターが局在しているのかを調査した。海綿組織を破砕後、遠心分離機により分画することでMV画分を取得した。その後、MVのメタゲノムDNAを鋳型としてPCR実験によりmisakinolide生合成遺伝子がMV中に内包されているか確認したところ、生合成遺伝子の増幅が認められた。次にMVをDNA分解酵素で処理することでMV外のDNAを分解したのちに、PCR実験を行ったところ遺伝子の増幅が認められた。以上の結果から、海綿T. swinhoeiにおいてもMV中に天然物生合成遺伝子が内包されていることが示唆された。現在T. swinhoeiから調製したMVを用いて、可培養細菌と混ぜ合わせることでMVの水平伝播能力を検証中である。さらに生合成遺伝子未同定のlatrunculinを有する海綿においも、MVの取得に成功した。今後はこれらMVの水平伝播能力を検証した後にlatrunculin生合成遺伝子の取得に挑む。

这项研究旨在为搜索集中在海绵中水平基因传播的生物合成基因簇建立基础，我们将阐明由共生微生物携带的水平基因簇的实体。特别是，我们将重点关注膜囊泡（MV），即生物体之间的水平传播工具，并旨在通过丰富生物合成基因信息来获取新的生物合成基因簇。到目前为止，我们已经透露，生物合成基因位于一种海绵中的MV部分。但是，目前尚不清楚生物合成基因是否位于其他物种的MV中。因此，在2022年，我们研究了Misakinolide Biosynthetic Gene簇是否位于来自Onna Village的Theonella Swinhoei Sponges制备的MV，那里已经鉴定出了多个生物合成基因簇。破坏海绵组织后，通过离心通过离心得出MV级分。之后，使用来自MV的元基因组DNA作为模板，我们证实了是否通过PCR实验将Misakinolide Biosynthetic基因封装在MV中，并观察到生物合成基因的扩增。接下来，用DNA降解酶处理MV以在MV外降解DNA，然后进行了PCR实验以显示基因的扩增。以上结果表明，天然产物生物合成基因也被封装在Swinhoei海绵中的MV中。当前，通过使用T. swinhoei制备的MV将MVS的水平传播能力与培养细菌混合来验证。此外，我们能够获得含有未鉴定的生物合成基因latrunculin的海绵的MV。将来，我们将检查这些MVS的水平传播能力，并尝试获得Latrunculin Biosynthetic基因。