シアノバクテリアのバイオフィルム形成による新規塩耐性獲得機構の解明

• Project/Area Number: 23780073
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 七谷 圭 東北大学, 工学研究科, 助教 (00547333)
• Project Period (FY): 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: シアノバクテリア / バイオフィルム / 塩ストレス耐性

Research Abstract

Synechocystis sp.PCC6803は、比較的環境変化の大きい環境に適応して生育することができる。申請者は、Synechocystisの塩耐性獲得機構に関する研究を進める過程で、塩ストレスによってバイオフィルム形成が誘導されることを見出した。この現象は、バイオフィルム形成によって外部環境から隔離することで菌自身を保護していると推察された。そこで、シアノバクテリアのバイオフィルム生合成の分子メカニズムと塩耐性獲得機構を解明することを目的とした。
1.バイオフィルム構成成分の分析、生合成酵素の探索:Synechocystis sp.PCC6803の形成するバイオフィルムを構成する多糖の分析を行った。80%EtOH抽出、アミラーゼ分解、KOH抽出、72%硫酸によるセルロース分解を行った後、硫酸フェノール法により全糖量を定量した。塩ストレス下では、エタノール80%EtOH画分、アミラーゼ画分において糖量が増加した。トリフルオロ酢酸で加水分解した後、産物の中性糖組成分析を行った。その結果、80%EtOH画分、アミラーゼ画分においてグルコース(Glc)が増加し、Glcがバイフィルムが主要な構成成分である可能性が示唆された。
2.バイオフィルム形成を誘導する浸透圧センサー(Hik)の同定:バイオフィルム形成は塩ストレスによって誘導されることから、ヒスチジンキナーゼのバイオフィルム形成への関与を推定した。Synechocystis sp.PCC6803は、47のヒスチジンキナーゼを有する。申請者は、ヒスチジンキナーゼ破壊株の塩ストレス下でのバイオフィルム形成能を解析し、塩ストレスを感知しバイオフィルム形成を誘導するヒスチジンキナーゼの同定を試みた。その結果、破壊によりバイオフィルム形成量が増加する株と減少する株が得られ、正と負のレギュレーターの存在が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Substrate Specificity of The Aspartate : Alanine antiporter (AspT) of Tetragenococcus halophilus in Reconstituted Liposomes (2011)
  • Author(s): Ayako Sasahara, Kei Nanatani, Masaru Enomoto, Shigefumi Kuwahara, Keietsu Abe
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 286 Issue: 33 Pages: 29044-29052
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.260224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plant-specific cation/H+ exchanger 17 and its homologs are endomembrane K+ transporters with roles in protein sorting J (2011)
  • Author(s): Chanroj, S., Lu, Y., Padmanaban, S., Nanatani, K., Uozumi, N., Rao, R., and Sze, H
  • Journal Title: Biol Volume: 286 Issue: 39 Pages: 3393-3393
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.252650
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 植物と微生物の駆動力と膜輸送体:動物との相違点と共通性 (2011)
  • Author(s): 浜本晋、七谷圭、佐藤陽子、魚住信之
  • Journal Title: 日本農芸化学会誌 Volume: 50 Pages: 111-118
  • NAID: 10030818925
• [Journal Article] 産業菌のアスパラギン酸:アラニン交換輸送ファミリー(AAEXファミリー)トランスポーターの機能と産業応用 (2011)
  • Author(s): 福井啓太、七谷圭、阿部敬悦
  • Journal Title: 日本農芸化学会誌 Volume: 50 Pages: 86-92
• [Presentation] 産業微生物由来アスパラギン酸:アラニン交換輸送体(AAE_X)ファミリーの構造・機能と産業応用 (2012)
  • Author(s): 七谷圭、福井啓太、阿部敬悦
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都市(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] シアノバクテリアSynechocystis sp.PCC6803のバイオフィルム形成に関与するポリアミン合成酵素系の検討 (2012)
  • Author(s): 七谷圭、佐伯千香、冨永昂、東恭平、五十嵐一衛、古川壮一、森永康、赤井政郎、魚住信之
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] 醤油乳酸菌Tetragenococcus halophilusのaspartate : alanine交換輸送体AspTのTM3変異体を用いた基質認識機構の解析 (2012)
  • Author(s): 木村拓哉、鈴木聡美、笹原綾子、七谷圭、阿部敬悦
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Arabidopsis thaliana Shakerチャネルの昆虫細胞系構築とリン酸化部位の検討 (2012)
  • Author(s): 南雲隆太, 七谷圭, 山形敦史, 深井周也, 魚住信之
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] 産業微生物由来アスパラギン酸:アラニン交換輸送体の基質輸送メカニズム (2011)
  • Author(s): 七谷圭、阿部敬悦
  • Organizer: 日光シンポジウム
  • Place of Presentation: 日光市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-18
• [Presentation] シアノバクテリアSynechocystis sp.PCC6803の塩ストレスによるバイオフィルム形成誘導 (2011)
  • Author(s): 七谷圭、佐伯千香、濱田一成、鈴木石根、五十嵐一衛、古川壮一、森永康、赤井政郎、魚住信之
  • Organizer: 第63回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2011-09-27
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp.PCC 6803のバイオフィルム形成に関与する塩ストレスセンサーの同定 (2011)
  • Author(s): 濱田一茂、佐伯千香、武田幸太、鈴木石根、五十嵐一衛、古川壮一、森永康、赤井政朗、七谷圭、魚住信之
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 乳酸菌Tetragenococcus halophilusのaspartate : alanine交換輸送体AspTの第3膜貫通領域変異体を用いた基質認識機構の解析 (2011)
  • Author(s): 木村拓哉、笹原綾子、七谷圭、阿部敬悦
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 人工膜小胞を用いた膜輸送体の機能解析 (2011)
  • Author(s): 七谷圭
  • Organizer: 平成23年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 仙台市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Physiological function of mechanosensitive channels in Synechocystis sp.PCC 6803 (2011)
  • Author(s): 七谷圭、四十九俊彰、赤井政朗、行武、安井、小内、森下、石浦、魚住信之
  • Organizer: The EMBO Meeting 2011
  • Place of Presentation: オーストリアウィーン
  • Year and Date: 2011-09-11
• [Presentation] 細菌由来アスパラギン酸:アラニン交換輸送体AspTのproteoliposomeを用いたKinetics解析 (2011)
  • Author(s): 阿部敬悦、笹原綾子、木村拓哉、七谷圭
  • Organizer: 第6回トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 仙台市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-12
• [Presentation] 醤油乳酸菌Tetragenococcus halophilusのaspartate : alanine交換輸送体AspTのTM3変異体を用いた基質認識機構の解析 (2011)
  • Author(s): 木村拓哉、笹原綾子、七谷圭、阿部敬悦
  • Organizer: 第6回トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 仙台市
  • Year and Date: 2011-06-11
• [Book] Lactic Acid Bacteria and Bifidobacteria (2011)
  • Author(s): Kei Nanatani, Keietsu Abe
  • Publisher: Horizon Scientific Press