大規模ゲノム再編成を基盤とする革新的天然物創製法の開発

基于大规模基因组重排的创新天然产物创造方法的开发

基本信息

批准号：
21K19324
负责人：
浅井禎吾
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19324/
关键词：
天然物糸状菌休眠遺伝子ゲノム再編成生合成

项目摘要

ゲノム解読技術の飛躍的な進展は、未利用生合成遺伝子資源というポストゲノム時代の新たな天然物探索資源を我々に提示した。これらは新規天然物の宝庫として期待され、これまで様々な休眠遺伝子の覚醒法や強制発現法が試みられ、未利用生合成遺伝子資源から新しい天然物が発見されてきた。本研究では、研究協力者の太田らが開発した、高度好熱細菌由来の制限酵素であるTaqIを用いる大規模ゲノム再編成技術「TAQingシステム」を糸状菌に応用し、これまでにない革新的な未利用生合成遺伝子由来新規天然物の創製法を開発することを目的とする。まず、モデル糸状菌の一種である、Aspergillus nidulansを用いて検討を行った。A. nidulansで利用可能なプロモータamyBプロモーターの下流に制限酵素遺伝子であるtaqIを搭載したベクターを作製し、A. nidulansに導入した。得られた遺伝子導入株について、注意深く観察しながら継代を行っていたところ、野生株とは全く異なる形態の株の出現を見出した。得られた株について、代謝分析を行ったところ、野生株とは異なる二次代謝プロファイルを示した。次に、本現象を確かめるため、二次代謝に関するモデル糸状菌であるA. nigerを用いた検討を行った。A. nigerで利用可能なプロモーターであるamyBおよびenoAを用いてtaqIをA. niger内で発現させる形質転換株を作製し、それぞれ、数十の遺伝子導入株を取得した。それらについても、注意深く観察しながら、継代をおこなったところ、多岐にわたる形質変化株を得ることができた。この中には、野生株ではみられない、薬剤耐性菌に対する抗菌活性化合物の生産が誘導されているものもあった。今回、糸状菌に置いて、初めてTAQingシステムを利用する天然物創製法の可能性を示した。

基因组解码技术的巨大进步为我们提供了未利用的生物合成遗传资源，这是后基因组时代探索天然产物的新资源。这些有望成为新天然产物的宝库，人们尝试了各种唤醒和强制表达休眠基因的方法，并从未使用的生物合成遗传资源中发现了新的天然产物。在这项研究中，我们将研究合作者Ota等人使用来自高度嗜热细菌的限制性内切酶TaqI开发的大规模基因组重排技术“TAQing系统”应用于丝状真菌，从而产生前所未有的创新性结果。这项研究的目的是开发一种从未使用的生物合成基因中提取新天然产物的方法。首先，我们使用构巢曲霉（一种模型丝状真菌）进行了研究。创建了可用于构巢曲霉的amyB启动子下游携带限制酶基因taqI的载体，并将其引入构巢曲霉。在对所得基因导入菌株进行仔细观察和传代培养时，我们发现出现了形态与野生菌株完全不同的菌株。获得的菌株的代谢分析显示出与野生菌株不同的次级代谢谱。接下来，为了证实这一现象，我们使用与次生代谢相关的模型丝状真菌黑曲霉进行了研究。使用黑曲霉、amyB 和 enoA 中可用的启动子创建了在黑曲霉中表达 taqI 的转化体，并且每种都获得了几十个转基因菌株。当我们仔细观察它们并传代培养时，我们能够获得具有多种形态变化的菌株。其中一些菌株被诱导产生针对耐药细菌的抗菌活性化合物，这在野生菌株中没有观察到。这次，我们首次展示了利用丝状真菌中的 TAQing 系统创造天然产品的可能性。