Elucidation of fungal predation mechanism by Paenibacillus species and its application to industry

• Project/Area Number: 26450099
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Fukui Prefectural University
• Principal Investigator: Kimoto Hisashi 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (70283166)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: Paenibacillus / キチン / キトサン / グルカン / キチナーゼ / キトサナーゼ / グルカナーゼ / 根圏細菌 / 根圏微生物 / 抗生物質

Outline of Final Research Achievements

In this study, the antifungal mechanism by Paenibacillus species was analyzed in detail. As a result, Paenibacillus species produced not only various cell wall degrading enzymes but also different types of antifungal substances. The results of this research contribute to the establishment of molecular basis technology on effective utilization of persistent biomass. Functional oligosaccharides, which are degradation products, are also expected to be applied to biopesticides, health foods and antifungal drugs.

Research Products

• [Journal Article] Biochemical and biotechnological trends in chitin, chitosan, and related enzymes produced by Paenibacillus IK-5 Strain. (2017)
  • Author(s): Kusaoke H, Shinya S, Fukamizo T, Kimoto H.
  • Journal Title: Int J Biol Macromol. Volume: 未定 Pages: 1633-1640
  • DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2017.04.118
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystal Structure of Chitinase ChiW from Paenibacillus sp. str. FPU-7 Reveals a Novel Type of Bacterial Cell-Surface-Expressed Multi-Modular Enzyme Machinery (2016)
  • Author(s): Takafumi Itoh, Takao Hibi, Fumiko Suzuki, Ikumi Sugimoto, Akihiro Fujiwara, Koji Inaka, Hiroaki Tanaka, Kazunori Ohta, Yutaka Fujii, Akira Taketo, and Hisashi Kimoto
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 11 Issue: 12 Pages: e0167310-e0167310
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0167310
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Determination of Chitin Based on the Colorimetric Assay of Glucosamine in Acidic Hydrolysate (2016)
  • Author(s): H. Katano, M. Takakuwa, H. Hayakawa, and H. Kimoto
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 32 Issue: 6 Pages: 701-703
  • DOI: 10.2116/analsci.32.701
  • NAID: 130005156494
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mechanism of chitosan recognition by CBM32 carbohydrate-binding modules from a Paenibacillus sp. IK-5 chitosanase/glucanase (2016)
  • Author(s): Shinya, S., Nishimura, S., Kitaoku, Y., Numata, T., Kimoto, H., Kusaoke, H., Ohnuma, T. and Fukamizo, T.
  • Journal Title: Biochem J. Volume: 473 Issue: 8 Pages: 1085-1095
  • DOI: 10.1042/bcj20160045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Determination of Chitin Based on the Colorimetric Assay of Glucosamine in Acidic Hydrolysate. (2016)
  • Author(s): H. Katano, M. Takakuwa, H. Hayakawa, and Hisashi Kimoto
  • Journal Title: Anal. Sci. Volume: 32 Pages: 1-4
  • NAID: 130005156494
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Physicochemical Properties and Antimicrobial Performance of Benzyldimethylalkylammonium Bis (2-ethylhexyl) Phosphate. (2015)
  • Author(s): H. Katano, H. Kimoto, S. Taira, and T. Tsukatani
  • Journal Title: Sensors and Materials. Volume: 27
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression, purification, and characterization of Paenibacillus cell surface-expressed chitinase ChiW with two catalytic domains (2014)
  • Author(s): T. Itoh, I. Sugimoto, T. Hibi, F. Suzuki, K. Matsuo, Y. Fujii, A. Taketo, H. Kimoto
  • Journal Title: Biosci. Biotech. Biochem. Volume: 78 Issue: 4 Pages: 624-634
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.891935
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of chitosan-binding amino acid residues of chitosanase from Paenibacillus fukuinensis (2014)
  • Author(s): Danya Isogawa, Hironobu Morisaka, Kouichi Kuroda, Mitsuyoshi Ueda
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. Volume: 78 Issue: 7 Pages: 1177-1182
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.917263
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the catalytic domains of Paenibacillus sp. strain FPU-7 cell-surface-expressed chitinase ChiW. (2014)
  • Author(s): Itoh, T., Hibi, T., Sugimoto, I., Suzuki, F., Fujii, Y., Taketo, A. and Kimoto, H.
  • Journal Title: Acta Crystallogr. F Struct. Biol. Commun. Volume: 70 Issue: 3 Pages: 350-353
  • DOI: 10.1107/s2053230x14002325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Separation and Purification of Oligochitosan Based on Precipitation with Bis (2-ethylhexyl) phosphate Anion, Re-dissolution, and Re-precipitation as the Hydrochloride Salt. (2014)
  • Author(s): H. Katano, A. Fujiwara, H. Kimoto
  • Journal Title: J. Chitin Chitosan Sci. Volume: 2 Pages: 75-78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Paenibacillus属細菌のキチン分解機構 (2014)
  • Author(s): 木元 久, 伊藤貴文, 日び隆雄, 藤井 豊, 草桶秀夫
  • Journal Title: 応用糖質科学 Volume: 4 Pages: 113-120
  • Peer Reviewed
• [Presentation] FPU-37株における180-kDa 糖タンパク質遺伝子のクローニングと発現 (2017)
  • Author(s): 吉見 僚太、藤井 豊、田端 和仁、野地 博行、木元 久
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度（平成29年度）大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都市）
• [Presentation] 植物生育促進根圏細菌(PGPR) Paenibacillus sp. FPU-37株は植物の感染特異的タンパク質を誘導する (2017)
  • Author(s): 石田瑠美、吉見僚太、笠原康一、藤井 豊、奥 直也、木元 久
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度（平成29年度）大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都市）
• [Presentation] Paenibacillus属細菌由来細胞表層キチナーゼChiWの立体構造 (2017)
  • Author(s): 伊藤 貴文、日ビ 隆雄、藤井 豊、武藤 明、木元 久
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度（平成29年度）大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都市）
• [Presentation] 植物生長促進細菌（PGPB）FPU-37株による病害抵抗性誘導の解析および農業利用 (2016)
  • Author(s): 石田瑠美、吉見僚太、横山佳菜子、笠原康一、藤井 豊、木元 久
  • Organizer: 第9回北陸合同バイオシンポジウム
  • Place of Presentation: 金津創作の森（あわら市）
• [Presentation] Paenibacillus属細菌FPU-37株における遺伝子操作系の構築 (2016)
  • Author(s): 吉見僚太、米田祐貴、田中優紀、藤井 豊、木元 久
  • Organizer: 第9回北陸合同バイオシンポジウム
  • Place of Presentation: 金津創作の森（あわら市）
• [Presentation] Paenibacillus sp. FPU-37株由来β-1,3-グルカナーゼ遺伝子のクローニングと大量発現系の構築 (2015)
  • Author(s): 西岡健太、藤井 豊、石田瑠美、吉見僚太、早川 祝、木元 久
  • Organizer: 第8回北陸合同バイオシンポジウム
  • Place of Presentation: 山中温泉「山中座」（石川県加賀市）
  • Year and Date: 2015-10-30
• [Presentation] Paenibacillus属細菌FPU-37株が産生する澱粉誘導タンパク質の機能解析 (2015)
  • Author(s): 吉見僚太、木元 久
  • Organizer: 第8回北陸合同バイオシンポジウム
  • Place of Presentation: 山中温泉「山中座」（石川県加賀市）
  • Year and Date: 2015-10-30
• [Presentation] 溶液 NMR 法と X 線結晶解析によるキトサン結合モジュールとキトサンの相互作用解析 (2015)
  • Author(s): 新家粧子、西村重徳、北奥喜仁、木元 久、草桶秀雄、沼田倫征、大沼貴之、深溝 慶
  • Organizer: 日本応用糖質科学会 平成 27 年度大会(第 64 回)・応用糖質科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • Year and Date: 2015-09-18
• [Presentation] Paenibacillus sp. FPU-37 株由来アミラーゼ遺伝子のクローニングと解析 (2015)
  • Author(s): 木元久, 平修, 植松宏平, 片野肇
  • Organizer: 日本応用糖質科学会 平成 27 年度大会(第 64 回)・応用糖質科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] Paenibacillus属細菌由来細胞表層キチナーゼChiWの組換えタンパク質発現と細胞表層結合ドメインの応用 (2015)
  • Author(s): 伊藤貴文、日び隆雄、横内佳奈、高宮杏奈、藤井 豊、武藤 明、木元 久
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県、岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] “越前がに”のブランドイメージを活用した次世代型農業資材 (2014)
  • Author(s): 木元 久、笠原 康一、加藤 久晴、伊藤 貴文、日び隆雄
  • Organizer: 北陸合同バイオシンポジウム
  • Place of Presentation: 八尾ゆめの森 ゆうゆう館（富山県、富山市）
  • Year and Date: 2014-11-28 – 2014-11-29
• [Presentation] 動物・植物の生体防御機構を活性化する動物性繊維キチンに期待を込めて ～その可能性と技術的課題の解決を探る～ (2014)
  • Author(s): 木元 久
  • Organizer: 多糖の未来フォーラム
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県、福岡市）
  • Year and Date: 2014-11-06
  • Invited
• [Presentation] Paenibacillus sp.IK-5キトサナーゼに存在するキトサン結合モジュール (DD1) のNMR溶液構造とキトサン結合に関与するアミノ酸残基 (2014)
  • Author(s): 新家粧子, 西村重徳, 木元久, 草桶秀夫, 大沼貴之, 深溝慶
  • Organizer: 日本応用糖質科学会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター（新潟県、新潟市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] 澱粉糖化菌およびセルロース糖化菌の単離 (2014)
  • Author(s): 木元久、 平修、植松宏平、片野肇
  • Organizer: 日本応用糖質科学会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター（新潟県、新潟市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] オリゴ糖結合がキトサン結合モジュールの熱安定性へ及ぼす影響 (2014)
  • Author(s): 新家粧子、尾井宏美、大沼貴之、木元 久、草桶秀夫、深溝 慶
  • Organizer: 第２８回キチン・キトサンシンポジウム
  • Place of Presentation: 順天堂大学本郷キャンパス・センチュリータワー（東京都、文京区）
  • Year and Date: 2014-08-20 – 2014-08-21
• [Presentation] Paenibacillus sp. IK-5 キトサナーゼのCBM 32キトサン結合モジュール－リガンド結合に関与するアミノ酸残基－ (2014)
  • Author(s): 新家粧子、尾井宏美、大沼貴之、西村重徳、木元 久、草桶秀夫、深溝 慶
  • Organizer: 関西グライコサイエンスフォーラム
  • Place of Presentation: 大阪市立大学 学術情報総合センター（大阪府、大阪市）
  • Year and Date: 2014-05-16
• [Book] 人と食と自然シリーズ４ 食べ物と薬 ー食の薬効を探るー (2014)
  • Author(s): 木元 久
  • Total Pages: 160
  • Publisher: 建帛社