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鉱物との電子授受にもとづく微生物酢酸生成代謝が生命初期進化に果たした役割を探る

Publicly Offered Research

Project AreaHadean Bioscience
Project/Area Number 15H01071
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

加藤 創一郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (30597787)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords微生物 / 鉄鉱物 / 酢酸生成 / 集積培養 / 微生物群集構造解析 / 酢酸生成菌 / エネルギー / 初期進化 / 生命初期進化 / 冥王代類似環境 / 細胞外電子移動
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「硫化鉄等の金属鉱物に蓄えられた電気」をエネルギー源とした「還元的アセチルCoA経路による酢酸生成」が原始生命体の主要なエネルギー・炭素固定代謝系であったという仮説に基づき、現存の冥王代類似環境を含む多様な環境から該当の代謝経路を有する新規微生物を発見し、鉱物-微生物間電子移動に基づく酢酸生成反応に関する進化学的考察を深めることを目的とした。
(1) 鉱物をエネルギー源とする酢酸生成微生物の集積培養:固体金属鉱物のモデルである金属鉄を唯一のエネルギー源として利用可能な微生物の集積培養をおこない、美唄湿原土壌、炭鉱地下水、地下油田構造水など物理化学的環境が異なる複数の環境サンプルから鉄酸化酢酸生成をおこなう微生物群を集積することに成功した。
(2) 微生物群集構造解析による集積培養中の優占微生物種の特定:美唄湿原土壌、炭鉱地下水、地下油田構造水の金属鉄培養で優占していた微生物種として、Clostridium magnumと相同性97.9%、Acetobacterium wieringaeと相同性99.3%、Moorella stamsiiと相同性97.3%のクローンがそれぞれ同定された。これらの近縁種とされた微生物はいずれも酢酸生成細菌として知られており、本研究で集積された微生物が金属鉄酸化・酢酸生成に関与している可能性が高いと考えられた。
(3) 酢酸生成微生物の純粋分離:メタノール、ベタイン、水素などを基質とした酢酸生成菌用培地を使用し、上記の優占種の分離を試みた結果、油田構造水由来のMoorella属に近縁な微生物について分離することに成功した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Microbial extracellular electron transfer and its relevance to iron corrosion.2016

    • Author(s)
      Souichiro Kato
    • Journal Title

      Microbial Biotechnology

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 141-148

    • DOI

      10.1111/1751-7915.12340

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biotechnological Aspects of Microbial Extracellular Electron Transfer2015

    • Author(s)
      Souichiro Kato
    • Journal Title

      Microbes and Environments

      Volume: 30 Issue: 2 Pages: 133-139

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME15028

    • NAID

      130005077994

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Acetogenic bacteria that induce biocorrosion via extracellular electron transfer2017

    • Author(s)
      Souichiro Kato
    • Organizer
      6th International Symposium on Applied Microbiology and Molecular Biology in Oil Systems (ISMOS-6)
    • Place of Presentation
      Coronado Island Marriott Resort & Spa (San Diego, US)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多様な嫌気環境に存在する鉄腐食性メタン生成菌・酢酸生成菌の培養2016

    • Author(s)
      加藤創一郎、田中あすか、高篠素子、田村具博
    • Organizer
      材料と環境2016
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] メタン生成アーキアと細胞外電子伝達2015

    • Author(s)
      加藤創一郎
    • Organizer
      日本微生物生態学会第30回大会
    • Place of Presentation
      土浦・亀城プラザ
    • Year and Date
      2015-10-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 導電性鉄鉱物との電子授受に基づく微生物代謝2015

    • Author(s)
      加藤創一郎
    • Organizer
      2015年度日本地球化学会第62回年会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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