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バクテリア細胞へのマイクロインジェクション操作による長鎖DNA導入システムの構築

Research Project

Project/Area Number 18J20258
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionToyama Prefectural University

Principal Investigator

高橋 沙和子  富山県立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsマイクロインジェクション / バクテリア / スフェロプラスト / プロトプラスト / 巨大化 / ゲノムDNA / DNA複製 / 金属塩
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、バクテリア細胞に様々な異種ゲノムDNAを導入し、どのようなゲノムDNAが宿主の生命活動に影響するのかを調べることを目的とした。そのための効率的な方法の確立に向けて、2018~2020年度にかけて、マイクロインジェクション可能なバクテリア細胞の作製方法の確立と巨大細胞へのマイクロインジェクションに取り組んだ。最終年度では、エンテロコッカス・フェカリスの巨大化プロトプラストに対し、グラム陽性細菌(Bacillus subtilis、Enterococcus faecalis、Lactobacillus curvatus、Lactococcus lactis)およびグラム陰性細菌(Deinococcus grandis、Erythrobacter litoralis、Escherichia coli、Lelliottia amnigena)の8種類のゲノムDNAをそれぞれ導入し、合計126細胞の巨大化への影響を調べた。その結果、巨大化に影響を与えたゲノムは、宿主細胞と進化系統の関係が影響しておらず、また、ゲノムDNAの導入による巨大化への影響は、巨大化が抑制される傾向であった。その要因として、大量の導入DNAが類似配列領域に交雑したためと考えられるが、これを確かめるためには導入ゲノムの細胞内動態を調べる必要がある。
本研究では、バクテリアのゲノムサイズの長鎖DNAを、短期間において100を超える巨大細胞に対して行い、低労力・短時間で導入することに成功した。また、巨大細胞の構築は、遺伝子操作ではなく、物理的に細胞を大きくする方法であるため、特定の宿主細胞ではなく、どのような宿主にも適応できる可能性を秘めている。その際に、培地中の金属塩組成が巨大化に影響することも既に明らかにしており、その影響は、進化的に近縁なバクテリア間で似ている可能性を示した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Novobiocin inhibits membrane synthesis and vacuole formation of Enterococcus faecalis protoplasts2020

    • Author(s)
      Tsuchikado Rintaro、Kami Satoshi、Takahashi Sawako、Nishida Hiromi
    • Journal Title

      Microbial Cell

      Volume: 7 Issue: 11 Pages: 300-308

    • DOI

      10.15698/mic2020.11.735

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Species-dependent protoplast enlargement involves different types of vacuole generation in bacteria2020

    • Author(s)
      Takahashi Sawako、Mizuma Marin、Kami Satoshi、Nishida Hiromi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-65759-7

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Species-dependent protoplast enlargement involves different types of vacuole generation in bacteria2020

    • Author(s)
      Takahashi S, Mizuma M, Kami S, Nishida H
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: -

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enlargement of Deinococcus grandis spheroplasts requires Mg2+ or Ca2+2018

    • Author(s)
      Koki Nishino, Yusuke Morita, Sawako Takahashi, Mai Okumura, Shusaku Shiratani, Kousuke Umemura, Issay Narumi, Chie Kondo, Ryosuke Ochiai, Taku Oshima, Hiromi Nishida
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 164 Issue: 11 Pages: 1361-1371

    • DOI

      10.1099/mic.0.000716

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Microinjection of blue fluorescent protein into bacterial giant protoplasts2019

    • Author(s)
      Sawako Takahashi, Hiromi Nishida
    • Organizer
      FEMS 2019, 8th Congress of European Microbiologists
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 培養時における金属イオン組成を考慮したマイクインジェクション可能なバクテリア細胞の創出2019

    • Author(s)
      高橋沙和子,西田洋巳
    • Organizer
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Deinococcus grandisスフェロプラスト巨大化の機構解明2018

    • Author(s)
      西野弘起,森田裕介,高橋沙和子,鳴海一成,大島拓,西田洋巳
    • Organizer
      日本農芸化学会中部支部第183回例会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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