キアヌ・リーブス、分子： バクテリアから生まれた新しい有効成分で植物を守る
2023年2月6日
編集後記
キアヌ・リーブス、分子： バクテリアから生まれた新しい有効成分で植物を守る
https://phys.org/news/2023-02-keanu-reeves-molecule-ingredient-bacteria.html
by Ronja Münch, ライプニッツ天然物研究所・感染生物学研究所
シュードモナス属の細菌は、アメーバに有毒で、植物菌類病やヒト病原性真菌にも有効な強力な抗菌性天然物「キアヌマイシン」を生産する。クレジット：Harikumar Suma、Leibniz-HKI
ライプニッツ天然物研究所（Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology: ライプニッツ-HKI）の研究者が、シュードモナス属の細菌が強力な抗菌性天然物を生成することを発見しました。この物質は、植物性真菌症とヒト病原性真菌の両方に対して有効であることが証明されました。この研究は、Journal of the American Chemical Societyに掲載され、Nature誌の論説で取り上げられました。
新たに発見された細菌の天然物群であるキアヌマイシンは、灰色かび病の腐敗を誘発し、毎年膨大な収穫損失をもたらす植物害虫ボトリチス・シネレアに対して有効に作用します。しかし、この有効成分は、カンジダ・アルビカンスのような人間にとって危険な菌類も抑制する。これまでの研究で、植物や人間の細胞には無害であることが分かっている。
したがって、キアヌマイシンは化学農薬に代わる環境に優しい薬剤となり得るが、耐性菌との闘いにおいても代替策となり得る。本研究の筆頭著者でライプニッツHKIのポスドクであるセバスチャン・ゲッツェは、「私たちは抗感染症薬の危機に瀕しています」と説明します。「現在、多くのヒト病原性真菌が抗真菌薬に耐性を持っていますが、その理由の1つは、抗真菌薬が農地で大量に使用されているためです」。
ジョン・ウィックのような致命的な
今回、研究者たちがシュードモナス属の細菌から新たな有効成分を発見したことは、決して偶然ではありません。研究リーダーのピエール・ストールフォースは、「私たちは以前からシュードモナスの研究を行っており、これらの細菌種の多くが、細菌を餌とするアメーバに対して非常に毒性があることを知っています」と言う。彼はライプニッツHKIの古生物工学部門の責任者であり、イエナのフリードリヒ・シラー大学の生物有機化学および古生物工学の教授でもあります。
これまで1つしか知られていなかったこの細菌の致死的な作用には、いくつかの毒素が関与しているようです。この天然物は、石鹸のような性質を持つ非リボソーム型リポペプチドに属し、今回新たに発見された天然物であるキアヌマイシンA、B、Cの生合成遺伝子が細菌のゲノムから発見されました。
ライプニッツHKIのバイオパイロットプラントの研究者とともに、研究者はキアヌマイシンの1つを分離することに成功し、さらなる試験を実施した。「このリポペプチドは非常に効率よく殺傷するので、キアヌ・リーブスにちなんで名づけました。
研究者たちは、キアヌマイシンが真菌類も殺せるのではないかと考えた。この仮説は、エアフルト応用科学大学の園芸作物研究センターと共同で確認されました。アジサイの葉に発生する灰色かび病に対して、キアヌマイシンが有効であることが確認されました。この場合、細菌細胞を含まなくなった培養液で十分であり、菌の成長を著しく阻害することができました。
"理論的には、シュードモナスの培養液から得られるキアヌマイシンを含む上澄み液は、そのまま植物に使用することができます "とGötzeは述べています。今後、エアフルトの研究者らと共同で、さらなる試験を行う予定です。Keanumycinは生分解性であるため、土壌に永久に残留することはない。つまり、この天然物質は、化学農薬に代わる環境に優しい農薬となる可能性を秘めているのです。
青果物栽培では、灰色かび病の原因となるボトリチス・シネレアなどのカビ病が、毎年莫大な収穫損失をもたらしています。特にイチゴや未熟なブドウなど、200種類以上の果樹や野菜が被害を受けています。
ヒトへの応用の可能性
"さらに、ヒトに感染するさまざまな真菌に対して、単離された物質をテストしました。その結果、特に病原性真菌であるカンジダ・アルビカンスを強く抑制することがわかりました」とGötzeは言う。
植物ではなく、人間にも使用できる可能性がある。これまでの試験で、この天然物質はヒトの細胞に対して強い毒性はなく、非常に低い濃度で真菌に対してすでに効果を発揮しています。このため、新しい抗真菌剤の医薬品の開発に適している。また、真菌感染症に対する薬剤はほとんど市場に出回っていないため、これらの薬剤は緊急に必要とされています。
詳細はこちら Sebastian Götze et al, Ecological Niche-Inspired Genome Mining Leads to the Discovery of Crop-Protecting Nonribosomal Lipopeptides Featuring a Transient Amino Acid Building Block, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.2c11107
Andrew Mitchinson, Bacterial defense repurposed to fight blight, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-00195-x
ジャーナル情報 Journal of the American Chemical Society , Nature
提供：ライプニッツ天然物研究所・感染生物学研究所
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