Studies on hydrogen producing machineries of marine vibrios

• Project/Area Number: 19H03041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: SAWABE Tomoo 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (30241376)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 美野 さやか 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (00755663)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2020: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: バイオ水素 / マリンバイオマス / 海洋微生物

Outline of Research at the Start

海洋バイオマスをエネルギーに変換する技術の開発は，学術的・社会的要請の高い地球規模課題である。しかしマリンバイオマスにはアルギン酸などの難燃料化成分が多く，その完全変換にはさらなる技術革新が必要である。我々が見いだした新規マリンビブリオは，Hyf複合体を核とするFHL複合体を介した独特の水素代謝を示し，海藻に含まれるユニークな炭水化物群を水素化する。しかし，これらマリンビブリオ触媒の水素生成能を高める分子育種技術基盤は発展途上であり，海洋バイオ水素生産性向上のボトルネックでもある。そこで本研究課題では，マンビブリオが有する水素生成分子マシナリーの特性解明および分子育種を進展させる。

Outline of Final Research Achievements

New alternative energy production is one of the global issues toward sustainable future society. Marine bio-energy production is involved in this study area. We have studied characterization of marine hydrogen-producing vibrios using genome comparison and cellular physiological approaches.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

得られた研究成果は，マリンビブリオの主要水素生成マシナリーであるHyf複合体を精製し，構造機能相関のさらなる理解に活用し，海洋バイオ水素生成能の飛躍的な向上にフィードバックするための基盤的知見と技術の進展を進める。また，得られた知見は，二つのタイプのFHL複合体成立への道筋とComplex Iへの分子共生進化への解釈にも活用できる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Univ. Santiago de Compostela(スペイン)
• [Int'l Joint Research] Univ. Santiago de Compostela(スペイン)
• [Int'l Joint Research] FURJ(ブラジル)
• [Int'l Joint Research] CIAD(スペイン)
• [Int'l Joint Research] CGMCCC(中国)
• [Int'l Joint Research] CIAD(メキシコ)
• [Journal Article] Comparative physiology and genomics of hydrogen-producing vibrios (2022)
  • Author(s): Matsumura Yuta, Kazumich Sato, Chunqi Jiang, Sayaka Mino, Tomoo Sawabe
  • Journal Title: Current Microbiology Volume: 79 Issue: 12 Pages: 360-360
  • DOI: 10.1007/s00284-022-03065-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The pan-genome of Splendidus clade species in the family Vibrionaceae: Insights into evolution, adaptation, and pathogenicity (2022)
  • Author(s): Jinag C., Hisae Kasai, Sayaka Mino, Jesus L. Romalde, Tomoo Sawabe
  • Journal Title: Environ. Microbiol. Volume: 24 Issue: 10 Pages: 4587-4606
  • DOI: 10.1111/1462-2920.16209
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genomic Analyses of Halioticoli Clade Species in Vibrionaceae Reveal Genome Expansion With More Carbohydrate Metabolism Genes During Symbiotic to Planktonic Lifestyle Transition (2022)
  • Author(s): Chunqi Jiang, Sayaka Mino, Tomoo Sawabe
  • Journal Title: Frontier in Marine Science Volume: 9 Pages: 844983-844983
  • DOI: 10.3389/fmars.2022.844983
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Vibrio Clade 3.0: New Vibrionaceae Evolutionary Units Using Genome-Based Approach (2021)
  • Author(s): Chunqi Jiang, Mami Tanaka, Sayo Nishikawa, Sayaka Mino, Jesus L Romalde, Fabiano L Thompson, Bruno Gomez-Gil, Tomoo Sawabe
  • Journal Title: Current Microbiology Volume: 79 Issue: 1 Pages: 10-10
  • DOI: 10.1007/s00284-021-02725-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genomic characterization of closely related species in the Rumoiensis clade infers ecogenomic signatures to non-marine environments (2020)
  • Author(s): Mami Tanaka, Daiki Kumakura, Sayaka Mino, Hidetaka Doi, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Isao Yumoto, Man Cai, Yu-Guang Zhou, Bruno Gomez-Gil, Toshiyoshi Araki, Tomoo Sawabe
  • Journal Title: Environmental Microbiology Volume: 22 Issue: 8 Pages: 3205-3217
  • DOI: 10.1111/1462-2920.15062
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 代謝経路の異なる基質がマリンビブリオの水素生成に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 佐藤吉裕・美野さやか・澤辺智雄
  • Organizer: 令和４年度日本水産学会北海道支部大会
• [Presentation] マリンビブリオの水素生成マシナリーの理解： ギ酸脱水素酵素遺伝子群の多様性 (2022)
  • Author(s): 遠藤 遥・美野さやか・澤辺智雄
  • Organizer: 令和４年度日本水産学会北海道支部大会
• [Presentation] Pangenome of Splendidus clade in the family Vibrionaceae reveals core gene sets acting as a marine animal pathogen (2022)
  • Author(s): JIANG Chunqi, MINO Sayaka, and SAWABE Tomoo
  • Organizer: 令和4 年度マリンバイオテクノロジー学会
• [Presentation] The pangenome of Halioticoli clade in Vibrionaceae (2020)
  • Author(s): JIANG Chunqi, MINO Sayaka, SAWABE Tomoo
  • Organizer: 令和2 年度日本水産学会 北海道支部大会
• [Presentation] マリンビブリオにおけるギ酸水素リアーゼ複合体遺伝子構造の進化と水素生成 (2020)
  • Author(s): 西川 紗代，美野 さやか，澤辺 智雄
  • Organizer: 2020年度 日本農芸化学会北海道支部／第50回 日本栄養・食糧学会北海道支部 合同学術講演会
• [Presentation] 水素生成マリンビブリオのギ酸水素リアーゼ（FHL）複合体遺伝子群の構造比較 (2020)
  • Author(s): 西川紗代・田仲真実・美野さやか・澤辺智雄・小椋義俊・林哲也
  • Organizer: 第93回日本細菌学会総会
• [Presentation] 水素生成ビブリオGazogenesクレードのゲノム比較 (2019)
  • Author(s): 西川紗代・田仲真実・美野さやか・澤辺智雄
  • Organizer: 第53回ビブリオシンポジウム
• [Presentation] Hydrogen production of marine vibrios: recent progress (2019)
  • Author(s): SAWABE Tomoo
  • Organizer: Marine Biotechnology Conference 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria; Thaumasiovibrio (2021)
  • Author(s): Tomoo Sawabe, A.K.M. Rohul Amin, Sayaka Mino
  • Total Pages: 8
  • Publisher: Wiley
  • ISBN: 9781118960608