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Growth linkage analysis between microorgnisms in microbiota by using the spiecies-selective growth repression technique

Publicly Offered Research

Project AreaPost-Koch Ecology: The next-era microbial ecology that elucidates the super-terrestrial organism system
Project/Area Number 22H04886
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

岡野 憲司  関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (40623335)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords菌叢改変 / ペプチド核酸 / 細胞膜透過ペプチド / バクテリオファージ / 膜透過ペプチド / 菌叢
Outline of Research at the Start

本申請課題では、細胞膜透過ペプチドとペプチド核酸の融合体であるCPP-PNAを用いた菌叢改変技術を開発し、微生物増殖連関解析に応用する。モデル菌叢を用いた技術開発に始まり、実菌叢中の既知CPP-PNAが有効な微生物への技術適用、有効なCPP-PNA配列が明らかでない微生物への技術適用と徐々に一般化を図り、試験圃場由来の土壌菌叢の微生物増殖連関を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

土壌に棲息する微生物たちは、各々の相互作用により巨大なエコシステムを形成し、地球の元素循環や植物の生育を促進する。多くの微生物間相互作用は、微生物の増殖に対して正または負に作用するため、菌叢微生物の増殖連関を知ることが、生態系の理解と制御の第一歩となる。そこで、本申請課題では、菌叢の標的微生物のみを不活化させる菌叢改変技術を開発し、標的微生物の不活化に伴って増殖を変化させる微生物(群)を明らかとするというコンセプトのもと、種々の菌叢改変技術の開発を行った。
一つ目の技術として、標的微生物の必須遺伝子mRNAに結合し細胞死を誘導するアンチセンスペプチド核酸(PNA)に、細胞膜の透過作用のあるペプチド(CPP)を付加した複合材料(CPP-PNA)の利用を試みた。Escherichia coli、Pseudomonas putida、Pseudomonas fluorescens、Lactiplantibacillus plantarumの4菌からなる人工菌叢の改変を行った結果、E. coliおよびP. putidaの生育を抑制することに成功した。また、P. putidaの生育抑制に伴いP. flutorescensの増殖が向上し、L. plantarumの増殖が抑制されることがわかった。従って、本技術が微生物の増殖連関を解析する手法としても有効であることが示された。
また、微生物に感染し溶菌するバクテリオファージを用いた菌叢改変技術の開発も行った。E. coli、P. putida、Bacillus subtilis、L. plantarumの4菌に感染するファージを土壌や下水から単離し、これらの菌からなる人工菌叢の改変を行った。その結果、4菌の増殖を選択的に抑制することができた。今後、これらの技術を実菌叢に対して利用することで、微生物間の増殖連関が明らかになると期待できる。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Effects of small heat shock proteins from thermotolerant bacteria on the stress resistance of Escherichia coli to temperature, pH, and hyperosmolarity2024

    • Author(s)
      Sato Yu、Okano Kenji、Honda Kohsuke
    • Journal Title

      Extremophiles

      Volume: 28 Pages: 1-12

    • DOI

      10.3389/fmicb.2023.1321428

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] オンデマンド菌叢作出に向けた菌叢改変技術の開発2024

    • Author(s)
      岡野憲司
    • Organizer
      第73回日本放線菌学会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] バクテリオファージの微生物菌叢改変ツールとしての有効性検証2024

    • Author(s)
      田中友樹, 杉山涼雅, 川口愛未, 岩木宏明, 岡野憲司
    • Organizer
      化学工学会第89年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] In vivo DNAアセンブリー法を用いたバクテリオファージの人工合成2024

    • Author(s)
      杉山涼雅, 田中友樹, 岩木宏明, 岡野憲司
    • Organizer
      化学工学会第89年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリオファージを用いた微生物菌叢改変技術の開発2023

    • Author(s)
      田中友樹, 岩木宏明, 岡野憲司
    • Organizer
      日本乳酸菌学会2023年度大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] アンチペプチド核酸を用いた微生物菌叢改変技術の開発2023

    • Author(s)
      岡野憲司, 日詰達也, 佐藤悠, 岩木宏明, 本田孝祐
    • Organizer
      日本乳酸菌学会2023年度大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Subtractive modification of bacterial consortium using antisense peptide nucleic acids2023

    • Author(s)
      Kenji Okano, Tatsuya Hizume, Yu Sato, Hiroaki Iwaki, Kohsuke Honda
    • Organizer
      The 28th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Subtractive modification of bacterial consortium using bacteriophage2023

    • Author(s)
      Tomoki Tanaka, Hiroaki Iwaki, Kenji Okano
    • Organizer
      The 28th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バクテリオファージを用いた微生物菌叢の減算的改変2023

    • Author(s)
      岡野憲司, 田中友樹, 岩木宏明
    • Organizer
      第75回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリオファージの微生物菌叢改変ツールとしての有効性検証2023

    • Author(s)
      田中友樹, 川口愛美, 岩木宏明, 岡野憲司
    • Organizer
      日本ファージセラピー研究会第3回研究集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] オンデマンド菌叢作出に向けた菌叢改変技術の開発2023

    • Author(s)
      岡野憲司
    • Organizer
      第6回SPIRITS生物-無機-有機融合化学セミナー
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] オンデマンド菌叢作出に向けた菌叢改変技術の開発2022

    • Author(s)
      岡野憲司
    • Organizer
      大隅基礎科学創成財団 微生物機能コンソーシアム 定例会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] アンチセンスペプチド核酸を用いた減算的な菌叢改変手法の開発2022

    • Author(s)
      岡野憲司、日詰達哉、佐藤悠、岩木宏明、本田孝祐
    • Organizer
      第74回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Subtractive modification of artificial microbiota using antisense peptide nucleic acid2022

    • Author(s)
      岡野憲司、日詰達哉、佐藤悠、岩木宏明、本田孝祐
    • Organizer
      The 27th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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