| Project/Area Number |
22K05382
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38020:Applied microbiology-related
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
鈴木 宏和 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80462696)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | ジオバチラス / プラスミド複製 / 好熱菌 / グラム陽性菌 / pUCレプリコン / 環境適応 / 生育阻害応答 / コンカテマー / 転位因子 / 進化 / バチラス / 高温 / 変異 / 転位 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，環境に広く分布する好熱菌の適応機構を解析する。転位因子の転位を制御する機構が解明できれば，微生物育種のためのツールに繋がると期待できる。シャペロン様因子が解明できれば，それを植物に移植することで温暖化適応を引き起こせる可能性がある。生育阻害応答が病原菌でも起こるのであれば，関連因子は耐性変異を抑制するための薬剤標的になるかもしれない。本研究の成果は，基礎学術分野のみならず，様々な応用分野にも波及効果をもたらすものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Geobacillus属好熱菌は様々な環境に遍在し，それには常温環境も含まれる。これは好熱菌の分布としては非常識で，Geobaillus属細菌には幅広い環境に適応できる特異的な能力（高度適応能）があると考えられる。Geobacillus属細菌の細胞利用技術を研究する過程で，代表者は生育阻害に晒されたGeobacillus属細菌が適応に資する様々な応答をすることを見出した。これら生育阻害応答の理解は，生物の適応戦略を知る上で，さらには様々な応用を考える上で興味深い。本研究では，Geobacillus属細菌における生育阻害応答の全体像を明らかにするべく，当該現象に関わる制御因子ならびに実行因子を包括的に解析することを目的としている。
昨年度の成果として，B株は特定プラスミド領域の高コピー複製を理由にウラシル飢餓に適応することを見出した。本年度は，高コピー化現象を詳細に分析した。①複製がローリングサークル型であること，②薬剤耐性に基づいても高コピー状態がスクリーニングできること，③高コピー化は誘導的ではなく，常に一定頻度で起こっていること。つまり特殊な株が飢餓ストレス誘導的に発生したのではなく，特殊な株が選択されたということ，④高コピーになるほど確率が低くなること，⑤その現象は，プラスミドが挿入されている染色体上の位置は関係ないこと，⑥染色体上でもコンカテマー複製が起こっていること，⑦本現象に培養温度や培養ステージの影響はあまりないこと，など様々な知見を得た。以上の知見から，高コピー化のメカニズムについて妥当な仮説を草案するにも至った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度の成果として，B株の表現型は特定プラスミド領域の高コピー複製が原因であることが見出された。本年度は，その現象を詳細に分析し，実績概要に記載の数多くの新たな知見を得た。当初は謎だらけであった現象を説明できうる妥当な仮説も立てられ，今後の方向性も明瞭に見えている。総じて順調と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
重要な発見と進展があったB株に関する研究に焦点を絞る。これまでは脱離が可能なキャンベル型相同組換えでプラスミドを染色体に挿入していたが，脱離ができない二重相同組換えプラスミドを挿入してみる。これで高コピー化が起こらなければ，一過的にでも環状DNAとして存在しないと複製されないことになる。また本プラスミドには大腸菌における複製を可能にするレプリコン領域は含まれる。一般的に大腸菌のレプリコン領域がグラム陽性菌で機能するとは思われていないが，その領域を除いた派生株を構築してみる。その株でも高コピー化が起こった場合は，大腸菌のレプリコン領域が関係ないと判明する。この場合，環状DNAを非特異的に増幅する原理があることになる。Geobacillus属細菌からは鎖置換型のDNAポリメラーゼが発見されているので，この場合は当該酵素の関与を仮定する。試験管内で，鎖置換型のDNAポリメラーゼが環状DNAを無作為に増幅するかを調べ，仮説を立証していく。
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