| Project/Area Number |
21K15024
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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 43010:Molecular biology-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
Fukuyama Yuto 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生命理工学センター), 特任研究員 (70880813)
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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 |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 微生物代謝 / オミクス解析 / 一酸化炭素 / 微生物分離 / 一酸化炭素酸化菌 / 代謝解析 / エネルギー代謝 / ゲノム解析 |
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| Outline of Research at the Start |
一酸化炭素(CO)は還元的な環境である原子地球において普遍的に利用可能なエネルギー基質であり、CO酸化は始原的なエネルギー保存様式と考えられる。しかし、原始地球でもあり得ない高濃度のCO雰囲気下で分されてきた既知のCO酸化菌は、系統的に限られそのエネルギー代謝も理論的に存在が推定される仕組みの一部に限られる。本研究では低濃度のCOを添加した集積培養系より得られた分離株をカタログ化し、比較ゲノム解析により、CO酸化を起点とする始原的かつ多様なエネルギー保存様式を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
Carbon monoxide (CO) is a well-known toxic gas for many organisms. However, CO-oxidizing microbes (carboxydotrophs) can use CO as energy and/or carbon source for their growth. To date, phylogenetically limited carboxydotrophs has been described. Thus, their CO metabolism to contribute to energy conservation and carbon fixation is still unclear. In this study, we constructed enrichment cultures under 10% CO from various environment, including hydrothermal vent. Next, we performed (meta)genomic analysis to investigate their CO metabolism. In addition, we performed 13C tracer-based metabolomics to reveal their carbon fixation and amino acids biosynthesis pathways.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
原子地球において、COは現在より普遍的に利用可能な基質として存在した。加えて、COはエネルギー保存に必須な電子伝達物質（フェレドキシン）を直接還元可能な唯一の気体である。そのため、COの高い還元力をエネルギー源として利用可能なCO代謝は始原的なエネルギー保存様式を持ち合わせると考えられる。以上より、CO代謝を解明することは生物の最終共通祖先の代謝様式を紐解く上で重要な知見の獲得につながると考えられる。また、COは工場の排ガス等にも含まれる。そのため、COを除去あるいは有用物質に変換する微生物触媒としてCO酸化菌を活用することも可能とされており、バイオテクノロジー分野への貢献も期待される。
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