2015 Fiscal Year Annual Research Report
多段シントロフィーによるアミノ酸・分枝鎖脂肪酸分解微生物群の動態解明
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15H05331
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
成廣 隆 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 (20421844)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シントロフィー / メタン発酵 / アミノ酸分解 / 微生物ゲノム / メタゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、代表的な嫌気環境である汚泥消化プロセスから汚泥試料を70種程度採取し、汚泥を構成する微生物群の組成を、MiSeqシークエンサーを用いた16S rRNA遺伝子プロファイリングにより解明した。その結果、Deltaproteobacteria綱に属する嫌気共生細菌の一群、Methanoculleus属やMethanospirillum属等の水素利用メタン生成アーキア、Methanosaeta属等の酢酸利用メタン生成アーキア、Bacteroidetes、Chloroflexi、Spirochaetes、Synergistetes、Thermotogae等の既知の門に属する微生物群、さらに“Ca. Cloacimonetes” (WWE1グループ)、“Ca. Marinimicrobia” (SAR406グループ)、“Ca. Aminicenantes” (OP8グループ)等の未知・未培養門に属する微生物群が高頻度で存在することが明らかとなった。また、アミノ酸を高濃度に含む食品系工場廃水を処理する嫌気性リアクターから汚泥を採取し、ロイシン、イソロイシン、バリン等の各種アミノ酸、および2- メチル酪酸、イソ酪酸、イソ吉草酸等の分子鎖脂肪酸を唯一の基質とした集積培養物を構築し、アミノ酸・分枝鎖脂肪酸を分解可能な高密度集積培養物の構築を開始した。さらに、分子鎖脂肪酸の一種である2-メチル酪酸を分解する嫌気性共生細菌であるSyntrophomonas wolfei subsp. methylbutyraticaのゲノム解析を実施し、2-メチル酪酸分解に関連する代謝経路を遺伝子レベルで特定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
嫌気環境のモデルとして汚泥消化プロセスに焦点を絞り、アミノ酸および分枝鎖脂肪酸の分解を担う微生物群集構造の基盤的な知見を得ることができた。また、アミノ酸を高濃度に含む食品系工場廃水を処理する嫌気性リアクターを保有する研究者の協力を得ることができ、アミノ酸や分枝鎖脂肪酸を効率的に分解する微生物群の集積に着手することができた。これらの集積培養物からはメタンガスの発生が確認されているため、アミノ酸や分枝鎖脂肪酸を分解可能な微生物コミュニティーが構築されつつあると考えている。また、アメリカ合衆国イリノイ大学の研究協力者を連携して2-メチル酪酸を分解する嫌気性共生細菌のゲノム解析を実施することで、ゲノム解析プラットフォームを構築することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度から着手した、各種アミノ酸および分子鎖脂肪酸を唯一の基質とした混合集積培養物の高密度集積を引き続き継続し、それらの培養物を構成する微生物群集の組成をMiSeqシークエンサーとバイオインフォマティクス技術により解析する。また、アミノ酸を高濃度に含む廃水を処理する嫌気性リアクターの汚泥を対象とした微生物群集構造解析も合わせて実施することで、アミノ酸や分枝鎖脂肪酸の分解を担う微生物群を網羅的に解明する。さらに、Syntrophomonas wolfei subsp. methylbutyraticaのゲノム解析で培った遺伝子・ゲノム解析技術を活用して、前年度に微生物群集構造解析を実施した嫌気消化汚泥や、アミノ酸含有廃水処理リアクターの汚泥を対象としたメタゲノム解析を実施し、アミノ酸や分枝鎖脂肪酸の分解経路と、その代謝を可能にする電子伝達系を担う遺伝子群の特定を試みる。ゲノム・メタゲノムなどのオミクス解析は、産業技術総合研究所、イリノイ大学等の研究協力者の助力を得ながら実施する。
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