PCB分解土壌細菌の総合理解と微生物機能高度利用のための技術開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04471
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大坪 嘉行 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (40342761)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: qTnSeq / qTSS / 二成分調節系

Outline of Annual Research Achievements

qTnSeq法に用いるトランスポゾンカセットをデザインし作製した。カセットとしてはカセット外側に向かうプロモーターを配置したものと、外側に向かう転写が起きないように転写ターミネーターを配置したもの、の2種類を作製した。次いで、カセット上の薬剤耐性遺伝子について各種耐性遺伝子に置換した複数種類のカセットを作製した。このうち１つをPCB分解菌Acidovorax sp. KKS102株由来のICE接合伝達頻度が向上したSA17株に適用しておよそ60,000クローンよりなるライブラリーを作製した。ライブラリーの解析方法については、当初断片化したゲノムDNA断片を平滑化処理後、Taqポリメラーゼを利用して3'端にAを1つ突出させ、3'をT突出させたアダプターDNAを連結させることを考えていたが、十分な効率が得られずにいたところ、汎用の逆転写酵素が強い3'突出末端形成能力を有していることを示唆する結果を得た。
qTSS法については、RNAの5'端にアダプターDNAをライゲースによって連結することを考えていたが、これについても反応効率が十分でなくqTSS法を構築するには何らかの別の方法を採用する必要があることが示唆された。これについてある酵素がRNAの5'端に高い効率でアダプターDNAを連結可能であることが示唆され、さらなる条件検討により新しい実験系として確立できることが期待される。
精製したBphPのC末端ドメインがATPとインキュベートすることでリン酸化されること、またこのリン酸基が精製したBphQに受け渡されることが確認された。またアセチルリン酸とBphQをインキュベートするとBphQがアセチル化されることを示唆するデータを得た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

qTnSeqについては当初考えていた方法では十分な効率で断片化したDNAとアダプターDNAを連結することはできなかった。効率良く連結可能な方法としてある別の酵素が有する活性を利用することが有用であることを見いだしており、これを利用することで今後研究が加速すると期待される。
BphPの自己リン酸化とBphQへのリン酸基受け渡しを検出するのに成功したこと、BphQがアセチルリン酸によってアセチル化することを見いだしたことと合わせて、計画は概ね順調に進行していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

qTnSeq法についてこれまでに見いだした新規活性についてさらなる検討を行うことで、高効率アダプター連結手法を構築する。またqTSS法についても、目的に適していると考えられる酵素活性について詳細に検討することで、RNA 5'端の定量的検出方法として確立する。

Research Products

• [Journal Article] Complete genome sequence of cyanobacterium Nostoc sp. NIES-3756, a potentially useful strain for phytochrome-based bioengineering. (2016)
  • Author(s): Hirose Y, Fujisawa T, Ohtsubo Y, Katayama M, Misawa N, Wakazuki S, Shimura Y, Nakamura Y, Kawachi M, Yoshikawa H, Eki T, Kanesaki Y
  • Journal Title: J Biotechnol Volume: 218 Pages: 51-53
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2015.12.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete genome sequence of cyanobacterium Fischerella sp. NIES-3754, providing thermoresistant optogenetic tools (2016)
  • Author(s): Hirose Y, Fujisawa T, Ohtsubo Y, Katayama M, Misawa N, Wakazuki S, Shimura Y, Nakamura Y, Kawachi M, Yoshikawa H, Eki T, Kanesaki Y
  • Journal Title: J Biotechnol Volume: 220 Pages: 45-46
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2016.01.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of Cyanobacterium Leptolyngbya sp. NIES-3755 (2016)
  • Author(s): Hirose Y, Fujisawa T, Ohtsubo Y, Katayama M, Misawa N, Wakazuki S, Shimura Y, Nakamura Y, Kawachi M, Yoshikawa H, Eki T, Kanesaki Y
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 4 Pages: e00090-16
  • DOI: 10.1128/genomeA.00090-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of Cyanobacterium Geminocystis sp. Strain NIES-3709, Which Harbors a Phycoerythrin-Rich Phycobilisome. (2015)
  • Author(s): Hirose Y, Katayama M, Ohtsubo Y, Misawa N, Iioka E, Suda W, Oshima K, Hanaoka M, Tanaka K, Eki T, Ikeuchi M, Kikuchi Y, Ishida M, Hattori M.
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e00385-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.00385-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of Rhodovulum sulfidophilum DSM 2351, an Extracellular Nucleic Acid-Producing Bacterium (2015)
  • Author(s): Nagao N, Hirose Y, Misawa N, Ohtsubo Y, Umekage S, Kikuchi Y
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e00388-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.00388-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of Cyanobacterium Geminocystis sp. Strain NIES-3708, Which Performs Type II Complementary Chromatic Acclimation (2015)
  • Author(s): Hirose Y, Katayama M, Ohtsubo Y, Misawa N, Iioka E, Suda W, Oshima K, Hanaoka M, Tanaka K, Eki T, Ikeuchi M, Kikuchi Y, Ishida M, Hattori M
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e00357-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.00357-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of a Phenanthrene Degrader, Mycobacterium sp. Strain EPa45 (NBRC 110737), Isolated from a Phenanthrene-Degrading Consortium (2015)
  • Author(s): Kato H, Ogawa N, Ohtsubo Y, Oshima K, Toyoda A, Mori H, Nagata Y, Kurokawa K, Hattori M, Fujiyama A, Tsuda M
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e00782-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.00782-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Properties and biotechnological applications of natural and engineered haloalkane dehalogenases. (2015)
  • Author(s): Nagata Y, Ohtsubo Y, Tsuda M
  • Journal Title: Appl Microbiol Biotechnol Volume: 99 Pages: 9865-9581
  • DOI: 10.1007/s00253-015-6954-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Time-series metagenomic analysis reveals robustness of soil microbiome against chemical disturbance. (2015)
  • Author(s): Kato H, Mori H, Maruyama F, Toyoda A, Oshima K, Endo R, Fuchu G, Miyakoshi M, Dozono A, Ohtsubo Y, Nagata Y, Hattori M, Fujiyama A, Kurokawa K, Tsuda M
  • Journal Title: DNA Res Volume: 22 Pages: 413-424
  • DOI: 10.1093/dnares/dsv023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of Polyvinyl Alcohol-Degrading Strain Sphingopyxis sp. 113P3 (NBRC 111507). (2015)
  • Author(s): Ohtsubo Y, Nagata Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e01169-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01169-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bacterial clade with the ribosomal RNA operon on a small plasmid rather than the chromosome. (2015)
  • Author(s): Anda M, Ohtsubo Y, Okubo T, Sugawara M, Nagata Y, Tsuda M, Minamisawa K, Mitsui H
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 112 Pages: 14343-14347
  • DOI: 10.1073/pnas.1514326112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of a Phenanthrene Degrader, Burkholderia sp. HB-1 (NBRC 110738) (2015)
  • Author(s): Ohtsubo Y, Moriya A, Kato H, Ogawa N, Nagata Y, Tsuda M
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e01283-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01283-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ohtsubo Y, Nagata Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F (2015)
  • Author(s): Complete Genome Sequence of Polypropylene Glycol- and Polyethylene Glycol-Degrading Sphingopyxis macrogoltabida Strain EY-1
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e01399-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01399-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of a Polypropylene Glycol-Degrading Strain, Microbacterium sp. No. 7 (2015)
  • Author(s): Ohtsubo Y, Nagata Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e01400-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01400-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of Sphingopyxis macrogoltabida Type Strain NBRC 15033, Originally Isolated as a Polyethylene Glycol Degrader (2015)
  • Author(s): Ohtsubo Y, Nagata Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 3 Pages: e01401-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01401-15
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Complete Genome Sequence of Methylobacterium sp. Strain AMS5, an Isolate from a Soybean Stem (2015)
  • Author(s): Minami T, Ohtsubo Y, Anda M, Nagata Y, Tsuda M, Mitsui H, Sugawara M, Minamisawa K
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 4 Pages: e00144-16
  • DOI: 10.1128/genomeA.00144-16
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 土壌微生物のノトバイオロジー (2016)
  • Author(s): 加藤 広海、森 宙史、永山 浩史、大坪 嘉行、永田 裕二、黒川 顕、津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
  • Invited
• [Presentation] フェナントレン分解コンソーシアムに存在する非分解菌の分解菌に対する効果 (2016)
  • Author(s): 小川なつみ、加藤広海、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] フェナントレン分解コンソーシアムMixEPa4における構成細菌間の相互作用 (2016)
  • Author(s): 守屋梓、小川なつみ、加藤広海、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 土壌細菌Burkholderia multivoransにおけるFur制御下の機能未知遺伝子hemPの解析 (2016)
  • Author(s): 佐藤拓哉, 湯原 悟志, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] Burkholderia multivoransにおける鉄硫黄クラスター合成系遺伝子群の転写制御機構の解析 (2016)
  • Author(s): 野々山 翔太, 佐藤 拓哉, 岸田 康平, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 環境常在細菌におけるアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子adhX関与の普遍的低栄養環境適応戦略 (2016)
  • Author(s): 稲葉 慎之介, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] PCB/biphenyl分解細菌株が有する新規haloalkane dehalogenase遺伝子の解析 (2016)
  • Author(s): 佐藤 あや華, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] ハロアルカンデハロゲナーゼの細胞内酵素機能進化系の構築 (2016)
  • Author(s): 小山 旺, 森内 良太, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] DNA配列表示ツールSeqView (2016)
  • Author(s): 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] ナフタレン分解プラスミドNAH7の接合伝達関連遺伝子traDEFの解析 (2016)
  • Author(s): 岸田 康平, 井上 慧, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] プラスミドpCAR1を保持した3宿主における転写開始点の網羅的決定と宿主間比較 (2016)
  • Author(s): 舘はる香, 水口千穂, 高橋裕里香, 大坪嘉行, 津田雅孝, 岡田憲典, 野尻秀昭
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 土壌細菌叢変動とレジームシフト (2016)
  • Author(s): 大坪嘉行、加藤広海、永田裕二、津田雅孝
  • Organizer: 第89回日本細菌学会総会シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2016-03-23 – 2016-03-25
  • Invited
• [Presentation] SeqView: DNA 配列/アミノ酸配列の表示ツール (2016)
  • Author(s): 大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] フェナントレン分解細菌Burkholderia sp.HB-1株のゲノムと芳香属分解遺伝子の解析 (2016)
  • Author(s): 守屋梓、小川なつみ、加藤広海、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] 遺伝学的解析を用いた芳香族化合物分解コンソーシアムにおける分解菌と非分解菌の共在機構の解明 (2016)
  • Author(s): 小川なつみ 加藤広海 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] 微生物群集動態の原理解明に向けた再現モデルの構築 (2016)
  • Author(s): 渡来直生、森宙史、加藤広海、大坪嘉行、小椋義俊、永田裕二、豊田敦、藤山秋佐夫、林哲也、津田雅孝、黒川顕
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] 鉄濃度依存的に発現変動する機能未知遺伝子hemPの解析 (2016)
  • Author(s): 佐藤拓哉 湯原悟志 野々山翔太 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] Burkholderia multivorans における鉄硫黄クラスター合成遺伝子群の転写制御に対するFur及びIscRの作用機作 (2016)
  • Author(s): 野々山翔太 佐藤拓哉 岸田康平 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] ナフタレン分解プラスミドNAH7の接合伝達関連機能未知遺伝子群traDEFの解析 (2016)
  • Author(s): 岸田康平 井上慧 大坪嘉行 永田裕二 津田 雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] 環境常在細菌が有する推定アルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子関与の新規極貧栄養環境適応機構 (2016)
  • Author(s): 稲葉慎之介 平野丈 宇井博紀 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] 次世代シーケンサーを用いたqTnSeq法の構築 (2016)
  • Author(s): 阿部史歩 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] プラスミドpCAR1上の転写開始点の網羅的決定と宿主間比較 (2016)
  • Author(s): 舘 はる香, 水口 千穂, 高橋 裕里香, 大坪 嘉行, 津田 雅孝, 岡田 憲典, 野尻 秀昭
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [Presentation] 汚染土壌細菌叢の新規環境への定着及び再汚染のメタゲノム解析 (2016)
  • Author(s): 加藤広海、森宙史、渡来直生、永山浩史、大坪嘉行、永田裕二、豊田敦、黒川顕、津田雅孝
  • Organizer: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-04 – 2016-03-04
• [Presentation] Haloalkane dehalogenases in bacteria (2015)
  • Author(s): Yuji Nagata, Ryota Moriuchi, Yoshiyuki Ohtsubo, and Masataka Tsuda
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 環境を汚染する難分解性農薬分解遺伝子群の水平伝播 (2015)
  • Author(s): 永田裕二、大坪嘉行、津田雅孝
  • Organizer: 第30回日本微生物生態学会年次大会
  • Place of Presentation: 土浦亀城プラザ（茨城県・土浦市）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-20
• [Presentation] メタゲノム情報を基盤とした汚染土壌の細菌コンソーシアムの研究 (2015)
  • Author(s): 加藤広海、小川なつみ、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • Organizer: 第30回日本微生物生態学会年次大会
  • Place of Presentation: 土浦亀城プラザ（茨城県・土浦市）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-20
• [Presentation] リボソームRNA遺伝子の染色体外への移行 (2015)
  • Author(s): 按田瑞恵, 大坪嘉行, 大久保卓, 菅原雅之, 永田裕二, 津田雅孝, 南澤究, 三井久幸
  • Organizer: 日本遺伝学会第87回大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-24 – 2015-09-26
• [Presentation] 有機塩素系農薬分解細菌株の有機炭素源非添加無機固体培地での生育に関与する推定アルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子adhXの機能解析 (2015)
  • Author(s): 稲葉慎之介、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • Organizer: 環境バイオテクノロジー学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 東京大学弥生キャンパス（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2015-06-29 – 2015-06-30
• [Book] Biodegradation of Organochlorine Pesticides (2015)
  • Author(s): Nagata Y, Tabata M, Ohtsubo Y, Tsuda M
  • Total Pages: 30
  • Publisher: ASM Press, Washington, DC