Clarification of mechanism of biofilm formation and degradation of toxic compounds by genome sequencing and numerical analysis

• Project/Area Number: 23580110
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: KIMBARA Kazuhide 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30225122)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OKANO Yasunori 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90204007) ; NOJIRI Hideaki 東京大学, 生物生産工学研究センター, 教授 (90272468)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2011: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: バイオフィルム / 流れ場 / 毒性物質分解 / シミュレーション / 芳香族化合物 / 水酸化代謝物 / 形成促進 / ゲノム配列

Research Abstract

This research was focused on the biofilm formation of bacteria which degrade aromatic compounds. Genome of a PCB degrader Comamonas testosteroni TK102 was determined for the analysis of specific expression during degradation and biofilm formation. We also carried out a biofilm growth simulation. Addition of hydroxyl compound of biphenyl enhanced biofilm formation and number of live cells. Whole genome sequence of strain TK102 was done by next generation sequencing system and PCB degradation genes were coded on a mobile genetic element. From numerical results, the initial position of biofilm seeds proved to be an important factor and growth behavior was influenced by the relative relationship between convection of flow over biofilm and nutrient diffusion into biofilm.

Research Products

• [Journal Article] Assessment of change in biofilm architecture by nutrient concentration using a multichannel microdevice flow system (2013)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Akio Tani, Nobuhiro Suzuki,Reiko Kariyama, Hiromi Kumon, and Kazuhide Kimbara
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioengineerin Volume: Vol 115 Pages: 326-331
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extensive reduction in cell viability and enhanced matrix production in Pseudomonas aeruginosa PAO1 flow biofilms treated with D-amino acid mixture (2013)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Akio Tani, and Kazuhide Kimbara
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology Volume: Vol 79 Pages: 1396-1399
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Zoe Sanchez,金原和秀、メソチャネル内バイオフィルム形成に及ぼす周囲流動場の影響に関する数値解 (2014)
  • Author(s): 大畑貴嗣,山本卓也,高木洋平,岡野泰則
  • Organizer: 化学工学会第79年会
  • Place of Presentation: 岐阜
• [Presentation] PCB分解菌Comamonas testosteroni TK102株のゲノム解析 (2014)
  • Author(s): 福田洸平,下平潤,細山哲,山副敦司,藤田信之,新谷政己,金原和秀
  • Organizer: 第8回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] PCB分解菌Comamonas testosteroni TK102株のゲノム解析 (2014)
  • Author(s): 福田洸平，下平潤，細山哲，山副敦司，藤田信之，新谷政己，金原和秀
  • Organizer: 第8回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都世田谷区)
• [Presentation] メソチャネル内バイオフィルム形成に及ぼす周囲流動場の影響に関する数値解析 (2014)
  • Author(s): 大畑貴嗣, 山本卓也, 高木洋平, 岡野泰則, Zoe Sanchez, 金原和秀
  • Organizer: 化学工学会第79年会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜県岐阜市)
• [Presentation] 感染症バイオフィルム形成のD-アミノ酸による制御 (2013)
  • Author(s): 金原和秀
  • Organizer: 静岡大学食品・生物産業創出拠点第33回研究会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] PCB分解菌Comomnas testosteroni TK102株のバイオフィルム形成能 (2013)
  • Author(s): 青木真央,村井友哉,大田隼矢,Zoe Sanchez,新谷政己,金原和秀
  • Organizer: 2013年度バイオフィルムと複合系研究会
  • Place of Presentation: 宇都宮
• [Presentation] D-アミノ酸処理によるPseudomonas aeruginosa PAO1株バイオフィルムの構造変化の解析 (2013)
  • Author(s): 大田隼矢,Sanchez Zoe,青木真央,谷明生,新谷政己,金原和秀
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] Development of flow system for biofilm analysis and determination of D-amino acid mixture effect on biofilm physiology (2013)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Akio Tani, Masaki Shintani, Kazuhide Kimbara
  • Organizer: 14th Pseudomonas Conference 2013
  • Place of Presentation: スイスローザンヌ
• [Presentation] Numerical investigation of biofilm formation under fluid flow in a micro-channel with steps (2013)
  • Author(s): T. Ohata, Y. Takagi, Y. Okano, Z. K. Sanchez, M. Shintani, K. Kimbara
  • Organizer: 3rd Asia-Pacific Chemical and Biological Microfluidics Conferences
  • Place of Presentation: 韓国ソウル
• [Presentation] Numerical investigation of biofilm formation under fluid flow in a micro-channel with steps (2013)
  • Author(s): 大畑貴嗣、山本卓也、高木洋平、岡野泰則、Zoe Sanchez、金原和秀
  • Organizer: 3rd Asia-Pacific Chemical and Biological Microfluidics Conferences
  • Place of Presentation: Coex World Trade Center（韓国、ソウル）
• [Presentation] Development of flow system for biofilm analysis and determination of D-amino acid mixture effect on biofilm physiology (2013)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Akio Tani, Masaki Shintani, Kazuhide Kimbara
  • Organizer: 14th Pseudomonas Conference 2013
  • Place of Presentation: ローザンヌ大学（スイス、ローザンヌ）
• [Presentation] D-アミノ酸処理によるPseudomonas aeruginosa PAO1株バイオフィルムの構造変化の解析 (2013)
  • Author(s): 大田隼矢，Sanchez Zoe，青木真央，谷明生，新谷政己，金原和秀
  • Organizer: 第65回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場(広島顕広島市)
• [Presentation] Extensive reduction of cell viability and enhanced matrix production in Pseudomonas aeruginosa flow biofilms treated with D-amino acid mixture (2013)
  • Author(s): Zoe SANCHEZ， Masaki SHINTANI， and Kazuhide KIMBARA
  • Organizer: 中部化学関係学協会支部連合協議会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡県浜松市）
• [Presentation] 緑濃菌(Pseudomonas aeruginosa) PAO1株バイオフィルムに対するD-アミノ酸混合物の影響 (2013)
  • Author(s): 大田 隼矢，サンチェス ゾイ，青木 真央，土濱 諒，谷 明生，新谷 政己，金原 和
  • Organizer: 中部化学関係学協会支部連合協議会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡県浜松市）
• [Presentation] PCB分解菌のバイオフィルム形成条件の最適化 (2013)
  • Author(s): 青木真央，村井友哉，大田隼矢，Zoe Sanchez，新谷政己，金原和秀
  • Organizer: 中部化学関係学協会支部連合協議会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡県浜松市）
• [Presentation] 静置条件下で形成したPA01株バイオフィルムに対するDアミノ酸処理の最適化 (2013)
  • Author(s): 土濱諒，大田隼矢，青木真央，新谷政己，金原和秀
  • Organizer: 中部化学関係学協会支部連合協議会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡県浜松市）
• [Presentation] Pseudomonas aeruginosa PAO1株に対するD-アミノ酸処理の影響 (2013)
  • Author(s): 村井友哉，大田隼矢，青木真央，Zoe Sachez, 新谷政己，金原和秀
  • Organizer: 2013年度 バイオフィルムと複合系研究会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学（栃木県宇都宮市）
• [Presentation] PCB分解菌Comomnas testosteroni TK102株のバイオフィルム形成能 (2013)
  • Author(s): 青木真央，村井友哉，大田隼矢，Zoe Sanchez, 新谷政己，金原和秀
  • Organizer: 2013年度 バイオフィルムと複合系研究会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学（栃木県宇都宮市）
• [Presentation] Extensive reduction of cell viability and enhanced matrix production in Pseudomonas aeruginosa flow biofilms treated with D-amino acid mixture (2012)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Toshiya Ota, Mao Aoki, Akio Tani, and Kazuhide Kimbara
  • Organizer: 2012年度バイオフィルムと複合系研究会
  • Place of Presentation: 霞ヶ浦
• [Presentation] Monitoring system for biofilm architecture and development using a multichannel microdevice (2012)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Toshiya Ota, Akio Tani, and Kazuhide Kimbara
  • Organizer: IBS 2012 15th International Biotechnology Symposium and Exhibition
  • Place of Presentation: 韓国大邱
• [Presentation] Development of multichannel microdevice flow system for the assessment of biofilm structure and Development (2012)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Akio Tani, Nobuhiro Suzuki, and Kazuhide Kimbara
  • Organizer: 環境バイオテクノロジ―学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Assessment of Structural and Physiological Profiles of Microbial Biofilms Using a Multichannel Microdevice (2012)
  • Author(s): Zoe SANCHEZ, Akio TANI, Nobuhiro SUZUKI, and Kazuhide KIMBARA
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Development of multichannel microdevice flow system for the assessment of biofilm structure and development (2012)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Akio Tani, Nobuhiro Suzuki, and Kazuhide Kimbara
  • Organizer: 環境バイオテクノロジ―学会２０１２年度大会
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
• [Presentation] Monitoring system for biofilm architecture and development using a multichannel microdevice (2012)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Toshiya Ota, Akio Tani, and Kazuhide Kimbara
  • Organizer: IBS 2012 15th International Biotechnology Symposium and Exhibition
  • Place of Presentation: 大邱展示コンベンションセンター（大邱）
• [Presentation] Extensive reduction of cell viability and enhanced matrix production in Pseudomonas aeruginosa flow biofilms treated with D-amino acid mixture (2012)
  • Author(s): Zoe Sanchez, Toshiya Ota, Mao Aoki, Akio Tani, and Kazuhide Kimbara
  • Organizer: ２０１２年度バイオフィルムと複合系研究会
  • Place of Presentation: 花王霞ヶ浦研修所（霞ヶ浦）
• [Presentation] Assessment of Structural and Physiological Profiles of Microbial Biofilms Using a Multichannel Microdevice (2012)
  • Author(s): Zoe SANCHEZ, Akio TANI, Nobuhiro SUZUKI, and Kazuhide KIMBARA
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都府）
• [Presentation] Assessment of Structural and Physiological Profiles ofMicrobial Biofilms Using a Multichannel Microdevice (2011)
  • Author(s): Zoe SANCHEZ, Akio TANI, Nobuhiro SUZUKI, and Kazuhide KIMBARA
  • Organizer: バイオフィルムと複合系研究会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都）
• [Presentation] 感染症バイオフィルム形成のD-アミノ酸による制御
  • Author(s): 金原和秀
  • Organizer: 静岡大学食品・生物産業創出拠点 第33回研究会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • Invited
• [Remarks]
  • URL: http://163.43.139.71/~tmshint/
• [Remarks] 金原・新谷研究室
  • URL: http://163.43.139.71/~tmshint/
• [Remarks] 金原・新谷研究室
  • URL: http://163.43.139.71/~tmshint/