Unseen deep biosphere: organic molecules in anoxic primitive prokaryotic cell.
| Project/Area Number |
20H02019
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17050:Biogeosciences-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
高野 淑識 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), センター長代理 (80399815)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
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| Keywords | アミノ酸 / 核酸塩基 / 分子レベルの高分解能質量分析法 / 多次元同位体比システマティックス / 地下生命圏 / 深部炭素循環 / - / ロキアーキオータ / アーキア / 共通祖先 / 軽元素標識法 / 系統樹の分岐点 / 細胞様式 / 分子レベル解析 / アーキア（古細菌） / 無酸素環境 / クロマトグラフィー / 高分解能質量分析法 / 深部地下帯水層 / 深部流体 / 始原的なメタン生成アーキア / 補酵素F430 / カーボンサイクル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、世界最高の分析精度・確度の新しい方法論を用いて、地球生命科学的な観点から、地下生命圏の始原的な原核生物（バクテリア、アーキア）と真核生物（ユーカリア）の共通祖先の栄養共生のメカニズムを検証する。ここで重要になる第一義的な栄養基質が、アミノ酸である。あらゆる地球生命にとって、アミノ酸の栄養性要求は、「必須アミノ酸」と「非必須アミノ酸」に分けられる。それらの遺伝子コードと共に、精密な動態解析を行い、性状未知生命の栄養性の応答を詳細に調査解析する。炭素源となる有機酸、炭素・窒素源となるアミノ酸とともに、短鎖ペプチド（ジペプチドやオリゴペプチド等）の重要性も併せて調査する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、（1）新しい技術開発と（2）フィールド調査での炭素循環（多次元同位体システマティックス）の総括を行った。
まず、（1）新しい技術開発では、自然界に広く存在する核酸塩基（プリン塩基、ピリミジン塩基）およびアミノ酸（エナンチーマーを含む）について、定性的および定量的な評価に加え、分子レベルの炭素・窒素安定同位体比の計測方法を完成させた。地球物質としての海洋堆積物や基礎生産者の核酸塩基の分子動態ならびに安定同位体組成の正確な評価を行い、国際シンポジウムおよび国際誌において成果発表を行った。前処理を含む湿式操作、クロマトグラフィーおよび高分解能質量分析法のシームレスフローの最適化ならびに一連の分析確度の保証を完了した。
次に、（2）フィールドでの炭素循環に関する調査研究では、糸魚川静岡構造線と中央構造線の交点に位置する日本最大のプルアパート断層である諏訪盆地の深部炭素動態の総括を行った。具体的には、諏訪盆地の水文学的・地質学的セッティングが駆動する地下生命圏と深部炭素循環を有機分子レベルの評価と多次元同位体システマティックスで読み解いた。諏訪湖は、糸魚川静岡構造線と中央構造線の交点に位置する日本最大の断層湖であり、湖面積の約40倍の集水域（512km2）を有している。堆積速度が非常に早く（～1cm/yr）、その堆積層は370m以上とされる。この堆積盆の深層には、膨大なメタンガス埋蔵が観測されており、メタンを含む深部流体は、諏訪湖内でも活発に湧出している。湖全体における放射性炭素アイソスケープ（Δ14C）を解析し、炭素循環（δ13C）および窒素循環（δ15N）を合わせた多次元同位体システマティックスを展開した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(67 results)
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[Journal Article] Integrative assessment for amino acid nitrogen isotopic composition in biological tissue samples determined by GC/C/IRMS, LC x EA/IRMS, and LC x GC/C/IRMS.2022
Author(s)
Ishikawa, N. F., Ogawa, N. O., Sun, Y., Chikaraishi, Y., Takano, Y., and Ohkouchi, N.
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Journal Title
Limnology and Oceanography, Method
Volume: 20
Issue: 9
Pages: 531-542
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Analytical development of seamless procedures on cation-exchange chromatography and ion-pair chromatography with high-precision mass spectrometry for short-chain peptides.2021
Author(s)
Takano, Y., Oba, Y., Furota, S., Naraoka, H., Ogawa, N., Blattmann, T. M. and Ohkouchi, N.
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Journal Title
Inter. J. Mass Spectrom.
Volume: 462
Pages: 116529-116529
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] New insights into isotopic fractionation for central metabolism and biosynthesis in organisms: based on 15N/14N and 13C/12.C of amino acids from four consumer-diet combinations.2020
Author(s)
Takizawa, Y., Takano, Y., Choi, B., Dharampal, P. S., Steffan, S. A., Ogawa, N. O., Ohkouchi, N., Wada, E., and Chikaraishi, Y.
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Journal Title
Progress in Earth and Planetary Science
Volume: 7
Issue: 1
Pages: 1-13
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Isolation of an archaeon at the prokaryote-eukaryote interface2020
Author(s)
Imachi Hiroyuki、Nobu Masaru K.、Nakahara Nozomi、Morono Yuki、Ogawara Miyuki、Takaki Yoshihiro、Takano Yoshinori、Uematsu Katsuyuki、Ikuta Tetsuro、Ito Motoo、Matsui Yohei、Miyazaki Masayuki、Murata Kazuyoshi、Saito Yumi、Sakai Sanae、Song Chihong、Tasumi Eiji、Yamanaka Yuko、Yamaguchi Takashi、Kamagata Yoich
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Journal Title
Nature
Volume: 577
Issue: 7791
Pages: 519-525
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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