Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、異なる微生物種を複合培養に供した場合にのみ発現する遺伝子に焦点を当てる。純粋培養に基づく旧来のアプローチではアクセスすることのできなかった機能未知遺伝子を取得・解析し、それらの生理的役割を解明する。本研究では特に、モデル微生物の代表格であり、合成生物学分野でのシャーシ細胞としても汎用される大腸菌の機能未知遺伝子を解析の対象とする。大腸菌ゲノム上に残された機能未知遺伝子の生理的役割を解明することにより、基礎生物学的な知見を拡充することはもとより、将来的にはそれらの情報を生物工学的な応用へと結び付けることが可能となる。
前年度までに、大腸菌と乳酸菌の共培養系を確立し、純粋培養ならびに乳酸菌との共培養に供したそれぞれの場合における大腸菌の遺伝子発現プロファイルの変化を比較検証した。この結果、メチオニンやイソロイシンなど複数のアミノ酸の生合成に関わる遺伝子の発現低下が確認され、アミノ酸は大腸菌・乳酸菌の相互作用に影響を及ぼす鍵代謝物であることが推察された。そこで培養液中にあらかじめ一定量のアミノ酸を添加したうえで共培養試験を行ったところ、アミノ酸非含有培地を用いた場合に比べ、乳酸菌の生育が向上する一方で、同菌が生産する乳酸によるpH低下により大腸菌の生菌数が低下していく様子が観察された。本研究で用いた乳酸菌は一部のアミノ酸の生合成酵素を欠損しており、共培養条件下では大腸菌が合成するアミノ酸に依存して生育していると考えられる。これらの事実より、乳酸菌との共存下において大腸菌は、自身のアミノ酸生合成を抑制することによって乳酸菌の増殖を阻害し、同菌との生存競争で優位な状況を作り出しているという仮説を立てることができた。本仮説の検証の足掛かりとして、大腸菌・乳酸菌共培養系において大腸菌のアミノ酸生合成遺伝子の発現低下を誘発するトリガーを同定すべく、GFPならびにβ-ガラクトシダーゼを用いたレポーターアッセイ系を構築した。しかし、いずれの系においても現在までに共培養条件下でのアミノ酸生合成遺伝子の発現低下を定量的に評価するには至っていない。以上とは別に、上記研究に着想を得て、種々の微生物におけるアミノ酸代謝酵素の多様性を調査したスピンアウト研究を実施した。この結果、好熱好酸性アーキアであるThermoplasma acidophilumより既報にはみられない基質特性を有したセリンヒドロキシメチル転移酵素を見出し、その成果を論文化している。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 1 results, Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)
Extremophiles
Volume: 25 Issue: 4 Pages: 393-402
10.1007/s00792-021-01238-9
