Innovative strategy for cultivation of CPR bacteria and DPANN archaea
| Project/Area Number |
22K19141
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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 | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
加藤 真悟 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 上級研究員 (40554548)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | DPANNアーキア / CPRバクテリア / 絶対外部共生 / 微生物ダークマター / 培養 / メタゲノム / DPANN / CPR / 難培養微生物 |
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| Outline of Research at the Start |
原核生物の全系統多様性の15％以上を占めるともいわれるCPRバクテリア群およびDPANNアーキア群は、地球上の至る所に生息するものの、その99%以上の種がまだ実験室で培養できておらず、宿主域も不明であるため、その生理機能や生態学的役割はほとんど未知である。本研究の目的は、 培養に依存せずに未培養性CPR/DPANNの宿主を同定する手法を確立し、その宿主情報に基づいて「CPR/DPANN―宿主」共生体を培養することである。本研究は、謎に包まれたCPR/DPANNの生き様や生態学的役割の理解を深め、大局的には、人間活動に深く関わる地下水などの環境の保全や改善に貢献すると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
原核生物の全系統多様性の大部分を占めるともいわれるCPRバクテリア群およびDPANNアーキア群は、その99%以上の種がまだ実験室で培養できておらず、宿主域も不明であるため、その生理機能や生態学的役割はほとんど未知である。本研究の目的は、培養に依存せずに未培養性CPR/DPANNの宿主を同定する手法を確立し、その宿主情報に基づいて「CPR/DPANN―宿主」共生体を培養することである。2023年度は、非培養依存のCPR/DPANNの宿主同定法の肝となる1共生体分取顕微装置の開発において、すべてのパーツの調達を完了し完成にこぎつけた。研究代表者が報告したDPANNアーキアの一種 Nanobdella aerobiophila MJ1株とMetallosphaera sedula MJ1HA株の共培養物を対象として、同装置を用いて光ピンセットにより１共生体を任意の場所に移動させ、それをマイクロマニピュレータにより採取するという作業を実際に行えることを確認した。本共培養物のさらなる詳細な電子顕微鏡観察や高温条件下でのライブイメージングを行い、同DPANNアーキアの生活環を提唱するに至った。この成果は、Journal of Bacteriology誌に掲載された。Nanobdellaは、新門Nanobdellotaおよび新界Nanobdellati の基準属として正式に認められた。並行して、従来の培養法により、新規のDPANNアーキアMJ2株と宿主アーキアMJ2HA株の共培養系の確立に成功し、性状解析や形態観察を行い、得られた成果は国内学会にて発表した。国内温泉地1地点のメタゲノム解析を進め、DPANNのゲノムを13個（うち16S rRNA遺伝子を含むゲノムは４個）獲得することに成功した。新たな国内温泉地１地点のサンプリングを実施し、試料の凍結保存を行った。
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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
今年度は、本研究計画の肝となる1共生体分取顕微装置の開発において、すべてのパーツの調達を完了し完成にこぎつけ、実際に申請者らが確立したモデル培養系を使って、宿主ーDPANNアーキアの1共生体分取できることを確認した。同DPANNアーキアの詳細解析の成果は、誌上発表した。並行して行っている従来通りの培養法により、新規のDPANNアーキアー宿主の共培養系の確立に成功した。メタゲノム解析による、環境中のDPANNアーキアの16S rRNA遺伝子の決定にも成功した。以上より、本研究課題は、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までにメタゲノム解析により得られたDPANNアーキアの16S rRNA遺伝子配列に基づいたFISH法により、採取した温泉試料中のDPANNアーキアを特異的に染色する手法を確立する。完成した1共生体分取顕微装置を用いて、FISH法と合わせて標的の共生体を分取する。シングルセルゲノム解析により、宿主ごと全ゲノムを解読して、宿主の培養条件を推定する。ゲノム情報から推定した培養条件とFISH法で得られた形態情報に基づいて、1共生体分取顕微装置を用いて、集積培養物から標的の１共生体を生きたまま分取する。標的の宿主の純粋培養系を確立し、そこに分取した１共生体を植菌することで、DPANNアーキアと宿主の純粋共培養系の確立を試みる。メタゲノム解析が完了していない試料に関しては、次の標的の選定のためにCPRバクテリア/DPANNアーキアのゲノムの再構築を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] ナノアーキア研究の現状と展望2022
Author(s)
加藤 真悟
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Journal Title
Japanese Society of Microbial Ecology
Volume: 37
Issue: 2
Pages: 63-69
DOI
ISSN
2424-1989
Year and Date
2022-09-01
Related Report
Open Access
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