| Project/Area Number |
22K19124
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Nagata Yuji 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (30237531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大坪 嘉行 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (40342761)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 細菌進化 / ゲノム / 未開拓遺伝子資源 / 膜小胞 / 挿入配列 / 可動性遺伝因子 / environmental pollutants / evolution / mobile genetic elements / membrane vesicle / insertion sequence |
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| Outline of Research at the Start |
環境常在細菌が利用する特殊性の高い分解酵素遺伝子の直接の進化的起源が推測できる配列は膨大な量のゲノム・メタゲノム情報にも見出されない。すなわち、細菌は現在のメタゲノム解析技術では検出不可能な未知の「細胞外遺伝情報記憶システム (Extracellular Genetic Information Storage Device: EGISD )」から必要に応じて適当な遺伝子を獲得し、利用する術を有していると考えられる。本研究では、この細菌の「EGISDを利用する機能」を用いて、「EGISDの実体」と「それを利用する機構」を解明する。
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| Outline of Final Research Achievements |
To elucidate the substance of the bacterial extracellular genetic information storage device and the mechanism of its utilization, we analyzed membrane vesicles (MVs) of γ-HCH-degrading bacteria and the mechanism of horizontal gene transfer of γ-HCH-degrading genes. As a result, we clarified for the first time that γ-HCH-degrading bacteria release MVs and that these MVs contain linA, which is not easily degraded by DNase, suggesting that MVs can function as a reservoir of genetic information. On the other hand, linB of the γ-HCH-degrading bacterial strain UT26 was found to be located on an integrative and conjugative element (ICE). Since all of the linB genes in other γ-HCH-degrading strains are flanked by IS6100, this finding will provide new insights into the horizontal gene transfer of the γ-HCH-degrading genes.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の成果は、細菌ゲノムの進化原理に関する新たな重要な知見を提示するものであり、微生物関連分野に与える影響は極めて大きい。また、γ-HCH分解遺伝子のような起源不明な特殊遺伝子は、環境汚染物質分解以外にも、抗生物質耐性や動植物への感染など他の様々な細菌機能にも利用されていることから、微生物の未開拓な新規遺伝子取得法の確立という微生物の機能開発の観点からの応用への展開にも直結し、様々な分野の産業界への幅広い波及効果が期待できる。
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