薬学部 微生物学教室
Department of Microbiology
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■ 概要
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土壌細菌のセシウム蓄積機構の解明
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チェルノブイリ原発事故以降、東ヨーロッパを中心とした放射性セシウムによる環境汚染が報告された。特に野生キノコに高濃度の137Csが蓄積され、汚染キノコの摂取による内部被爆が大きな問題となった。国立保健医療科学院生活環境部との共同研究でキノコのセシウム高度蓄積性と土壌中のCsリザーバーとしての土壌細菌の役割について検討を行っている。土壌細菌の中でも放線菌が乾燥菌体重量あたりのCs蓄積量が多いことを明らかにし、土壌放線菌におけるCs取り込み機構の検討を行った。大腸菌で明らかにされているカリウム移送系と類似のタンパク質をコードする配列を用いて変異株を作成し、K蓄積、Cs蓄積を調べた。Streptomyces lividansのKdp破壊株では、通常の培養ではK,Cs蓄積量に明らかな相違は認められなかった。Kを制限した最少培地での培養では、破壊株のK蓄積量は約8時間の間野生株に比べて低く、24時間の培養後には相違が見られなかった。また、Cs蓄積量には野生株、Kdp破壊株の間で相違が認められなかった。この結果から、S. lividansのKdp移送系は外部環境のK濃度の低下により誘導発現するK移送系であること、Csの取込への関与が殆ど無いことが明らかとなった。
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放線菌の遺伝子操作による新規活性物質の創製
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16員環マクロライド抗生物質mycinamicinの全生合成遺伝子のクローニング、塩基配列の決定を終え、生産菌であるMicromonospora griseorubidaのmycinamicin生合成遺伝子遺伝子破壊株の作成、破壊株の代謝産物のスクリーニングを行った。また、生合成遺伝子クラスターに存在する修飾酵素P450をコードするmycC1, mycGのクローニング､MycC1, MycG蛋白のin vitroでの解析により、MycC1はmycinamicin VIIIのC21 methyl hydroxylaseであること、MycGはmycinamicin IVの水酸化、エポキシ化を触媒することを明らかにした。
MycinamicinはC-5にdesosamine、さらにC-21に中性糖 mycinoseが付加した構造をもつ16員環マクロライド抗生物質であるが、Micromonospora rosariaの生産する16員環マクロライド抗生物質rosamicinは、C-5にアミノ糖desosamineが付加した構造を持つ。そこでM. griseorubidaのmycinose生合成遺伝子をM. rosariaに導入することにより新規誘導体の作成が可能と考え、E. coli - ActinomycetesシャトルベクターpSET152にmycinose生合成遺伝子(mycCⅠ、CⅡ、D、E、F、mydH、I)を組み込み接合株を作成した。その代謝産物より3種の新規マクロライド抗生物質IZ1, IZ2, IZ3を単離し、IZ1は23-O-mycinosyl-20-deoxo-20-dihydro-12,13-deepoxyrosamicinであることを明らかにした。また、M. rosariaのマクロライド生合成に関与するP450遺伝子のクローニングと大腸菌での発現を行った。
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放線菌を中心とした土壌微生物の有効利用
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放線菌と呼ばれる土壌細菌には、抗生物質、免疫抑制剤、抗がん剤をはじめとする様々な構造の、様々な生理活性を持つ二次代謝産物を生産する菌株が多数含まれる。近年、新規骨格をもつ放線菌由来の生理活性物質の報告が極度に減少している。新たな有用生理活性物質生産菌を分離するため、モンゴル国立大学生物学部微生物学教室と共同研究を行い、モンゴルのアルカリ性土壌より分離された放線菌のスクリーニングを行った。分離株を液体培地または寒天培地で培養し、多剤耐性バンコマイシン耐性腸球菌（VRE）、緑膿菌に対する抗菌性、VREのバイオフィルム形成阻害、緑膿菌のピオシアニン産生を指標としたquorum sensing 阻害活性について検討した。調べた796株中VREに対する抗菌性を示す株は118株、緑膿菌には52株であった。更に、VREのバイオフィルム形成阻害活性は391株中24株にれ、ピオシアニン産生阻害活性は391株中20株に認められた。これらの株の中からバイオフィルム形成を阻害する12-102A、緑膿菌、VRE両者に抗菌性を示すG-28、VREにのみ抗菌性を示す5-1株について活性物質の単離精製を行っている。
環境微生物を有効に利用した家畜糞尿の浄化システムを取り入れた畜産農家との共同研究を行い、浄化システムにおける細菌叢の変動、処理液を利用して作成した堆肥を施肥した土壌の細菌叢について検討を行った。家畜排泄物へ3段階の曝気処理により、処理液の脱臭、pH上昇などの変化がみられ、処理液中の細菌叢の変化をDGGE法により解析した。Bacillus属、Pseudomonas属などの細菌がpH上昇に関与し、曝気処理の過程でProvidencia属の細菌が優位に増加することを明らかにした。更に、家畜排泄物の曝気処理液を用いて作成した堆肥には放線菌を含む一部の土壌細菌に対して増殖促進効果が示されることを確認した。このような一部の土壌細菌に対する増殖促進効果が土壌の浄化・肥沃化に関与していると考えられる。
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■ Keywords
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放線菌, マクロライド, Micromonospora, mycinamicin, K チャネル, セシウム
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■ 特許
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1.
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加藤文男, 安齋洋次郎, 飯坂洋平, 木下健司, 藤原達郎, 諸星俊郎
：Mycinose生合成遺伝子を導入した微生物
―特願2008-219889
(2008/08/28登録)
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■ 当該年度の研究費受入状況
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1.
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大学院重点特別経費
研究課題：原核生物と真核生物の遺伝子発現調節機構の解明
(研究分担者：井上義雄, 井手速雄, 加藤文男)
研究補助金：14000000円 (分担)
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■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員
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■ 当該年度研究業績数一覧表
| 研究者名 |
刊行論文 |
著書 |
その他 |
学会発表 |
その他
発表 |
| 和文 | 英文 |
和文 | 英文 |
国内 | 国際 |
筆
頭 | 共
著 | 筆
頭 | 共
著 |
筆
頭 | 共
著 | 筆
頭 | 共
著 |
筆
頭 | 共
著 |
演
者 | 共
演 | 演
者 | 共
演 |
演
者 | 共
演 |
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加藤 文男
教授
薬学博士
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| | | 3 |
| | | |
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5
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1
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安齊 洋次郎
講師
博士（農学）
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| | 2 | 1 |
| 1 | | |
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5
(1)
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1
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入江 庸公
助教
薬学士
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| | | |
| | | |
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1
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3
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| 計 |
0 | ／ | 2 | ／ |
0 | ／ | 0 | ／ |
0 | ／ |
6
(1) | ／ |
1
(0) | ／ |
0
(0) | ／ |
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| 研究者名 |
刊行論文 |
著書 |
その他 |
学会発表 |
その他
発表 |
和
文 | 英
文 |
和
文 | 英
文 |
国
内 | 国
際 |
筆
頭 | 筆
頭
| 筆
頭 | 筆
頭
| 筆
頭 |
演
者 | 演
者
| 演
者 |
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加藤 文男
教授
薬学博士
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| |
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安齊 洋次郎
講師
博士（農学）
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| 2 |
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5
(1)
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1
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入江 庸公
助教
薬学士
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| |
| |
|
1
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| 計 |
0 | 2 |
0 | 0 |
0 |
6
(1) |
1
(0) |
0
(0) |
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( )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
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( )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
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■ 刊行論文
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原著
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1.
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Anzai Y†, Li S, Chaulagain MR, Kinoshita K, Kato F†, Montgomery J, Sherman DH＊：
Functional analysis of MycCI and MycG, cytochrome P450 enzymes involved in biosynthesis of mycinamicin macrolide antibiotics.
Chemistry & biology
15
：950-959
, 2008
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2.
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Sugiyama H＊, Takahashi MN, Terada H, Kuwahara C, Maeda C, Anzai Y†, Kato F†：
Accumulation and localization of cesium in edible mushroom (Pleurotus ostreatus) mycelia.
Journal of Agricultural and Food Chemistry
56
：9641-9646
, 2008
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3.
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Anzai Y†＊, Saito S, Fujimoto K, Kinoshita K, Kato F†：
Detection and identification of species with bacterial cells using a plastic DNA array.
Journal of Health Science
54
：229-234
, 2008
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■ 著書
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1.
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安齊洋次郎† 他：
ポリケタイド生合成.
微生物の事典
160-163.
朝倉書店,
東京, 日本,
2008
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■ 学会発表
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国内学会
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1.
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◎安齊洋次郎†, Li S, Chaulagain M R, 木下健司, 加藤文男†, Montgomery J, Sherman D H：
Mycinamicin生合成に関与するcytochrome P450 MycCI, MycG及びferredoxin MycCIIの機能解析.
日本薬学会 第129年会,
京都,
2009/03
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2.
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◎安齊洋次郎：
16員還マクロライド抗生物質mycinamicin生合成遺伝子の解析とその応用.
第47回 日本放線菌学会 講演会,
東京,
2009/02
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3.
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◎安齊洋次郎†, 飯坂洋平, 李 巍†, 小池一男†, 木下健司, 加藤文男†：
Mycinamicin生産放線菌Micromonospora griseorubidaのmycinose生合成遺伝子を用いた新規マクロライド抗生物質の生産.
第12回 生体触媒化学シンポジウム,
船橋,
2008/12
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4.
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◎入江純子, 須賀奈穂子, 原田順子, 入江庸公：
保険薬局における抗インフルエンザ薬の有害事象発言に関する調査.
日本薬剤師会学術大会,
宮崎市,
2008/10
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5.
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◎高橋玲子, 入江正子, 大山広美, 入江庸公：
薬局製剤における容器表示について.
日本薬剤師会学術大会,
宮崎市,
2008/10
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6.
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◎入江正子, 宮崎幸久, 高橋玲子, 大山広美, 入江庸公：
薬局製剤「総合ビタミン剤3号Ａ」の確認試験について.
日本薬剤師会学術大会,
宮崎市,
2008/10
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7.
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◎入江庸公, 高橋玲子, 入江正子：
薬局製剤「解熱鎮痛剤5号Ａ」の確認試験について.
日本薬剤師会学術大会,
宮崎市,
2008/10
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8.
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◎桑原 千雅子、前田千佳 、福本敦 、杉山 英男、加藤 文男†：
土壌細菌からはじまるヒラタケ菌糸へのセシウムの移行.
日本アイソトープ協会,
東京,
2008/07
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9.
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◎安齊洋次郎†, Li S, Chaulagain M R, 木下健司, 加藤文男†, Montgomery J, Sherman D H：
Mycinamicin生合成に関与するCytochrome P450 MycCI及び MycGの機能解析.
第23回 日本放線菌学会大会,
山梨,
2008/07
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10.
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飯坂洋平, ◎安齊洋次郎†, 井手本直樹, 李 巍†, 小池一男†, 木下健司, 加藤文男†：
Micromonospora rosariaへのmycinose生合成遺伝子の導入によるrosamicin誘導体の生産.
第23回 日本放線菌学会大会,
山梨,
2008/07
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国際学会
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1.
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◎Anzai Y†, Iizaka Y, Li W†, Idemoto N, Koike K†, Kinoshita K, Kato F†：
Production of rosamicin derivatives in Micromonospora rosaria by introduction of mycinose biosynthetic gene.
UK-Japan Workshop 2008 Genomics of Antibiotic-producing Actinomycetes: Implications and Application.,
Tokyo, Japan,
2008/10
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