The effect of reinforcement of nucleic acid metabolism to environmental stress
| Project/Area Number |
21K14773
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 38020:Applied microbiology-related
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
清 啓自 宮崎大学, 農学部, 助教 (80780767)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | Clsotridium / 芽胞 / ストレス耐性 / アデニン / １ / Clostridium / アデニン代謝 / ブタノール / 発酵 / 核酸代謝 |
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| Outline of Research at the Start |
全ての生物は自身の周辺環境から受けるストレスに適応しながら活動、生存し繁殖していく。環境から受けるストレスとは避けられないものであり、そこへ如何に適応できるのかが結果として生物の種の強さを決定づけているといえる。
これは単細胞生物である微生物においては尚更であり、特に発酵に用いられる微生物では如何にこのストレスによる発酵の低下を避けるかは生産性を左右する極めて重要な課題である。本研究では発酵性の微生物においてストレス環境下における核酸などの主要代謝物の外的な供給および生合成の強化によって、ストレスに対してもストレス耐性を付与することが可能であるかを分子生物学的アプローチによって試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4の芽胞形成についてTEMによる細胞構造の変化の解析を進めてきた。前年度観測された高温（37℃）培養の細胞における細胞膜が細胞壁から剥離するような異常構造は、アデニン存在下においては緩和される傾向がえられた。このため、この異常構造は熱ストレスで発生する芽胞形成（発芽能のない芽胞）に関与している可能性が考えられる。一方、塩やpH、酸素といった熱以外のストレス条件下で培養した細胞においてはこの様な異常構造は観察されず、熱ストレス特異的な事象であることが確認された。また、これらストレスにおいては、熱ストレス下でのアデニン補給が発揮するような細胞増殖とブタノール発酵の促進作用がないことからも、本株におけるストレスとアデニンの関係は熱ストレス特異的である可能性が示唆された。
また、他種発酵性の微生物としてグラム陽性細菌に乳酸菌、グラム陰性細菌に酢酸菌、真核生物に酵母からそれぞれ代表菌種複数株を用いて、アデニンにより熱ストレス耐性が付与されるかを検討した。最適温度での培養時と比べ最大菌体密度が50%以下となる温度を高温条件と定義し試験した結果、Clostridium属細菌と同様にグラム陽性の乳酸菌においてのみ細胞増殖が回復する傾向が得られた。しかし、C. saccharoperbutylacetonicumとは異なり高温条件下での乳酸発酵能の改善はみられなかった。このため、グラム陽性細菌においてはアデニンが熱ストレス条件下における細胞壁生合成系に寄与することで、ストレスによる細胞異常を緩和している可能性が考えられる。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
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[Journal Article] Effect of spo0A, sigE, sigG, and sigK disruption on butanol production and spore formation in Clostridium saccharoperbutylacetonicum strain N1-4 (ATCC13564)2023
Author(s)
Kazuhiko Furuya, Keiji Kiyoshi, Chaophaya Punjuy, Naoto Yoshida, Risa Maruyama, Tatsuki Yasuda, Kota Watanabe, Toshimori Kadokura, Shunichi Nakayama
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Journal Title
Journal of Bioscience and Bioengineering
Volume: 136
Issue: 3
Pages: 198-204
DOI
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Peer Reviewed
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