2017 Fiscal Year Annual Research Report
Novel Microbial Response for Critical Metals: Genetic and Computational Analyses on the Metal-Dependent Stimulation using Metatranscriptomics in Deep-Subseafloor Biosphere
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15K14419
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
芦内 誠 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 教授 (20271091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若松 泰介 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 講師 (60597938)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 深海底 / 難培養性微生物 / メタゲノム / レアメタルバイオロジー / 核酸スイッチ / 金属イオン吸着 / 機能性バイオ高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタルバイオロジーが急速な発展を遂げる現代において「難培養微生物群」と産業上の重要な「レアメタル類」が共存する深海底下生命圏は、残されたフロンティアの地とされる。平成29年度研究は深海メタゲノム分析の総仕上げにあたる。まず、解析後384クローンから推定された「金属応答要素群」の大別化に成功した（論文投稿中）：Ｉ群，転写制御因子に類縁のタイプ；Ⅱ群，リボスイッチ型核酸配列（c-di-GMP結合因子など）；Ⅲ群，鉄イオン（バイオメタル）応答因子に類縁のタイプ；Ⅳ群，機序不明プロモータ様配列。実際、その大半は（配列相同性依存の）前世紀型分子生物学では検出困難な新情報で占められていたことからも、今回の「ＳＩＧＥＸ」技術は、探索ベースの萌芽研究において圧倒的な優位性を示すことが分かった。但し、より先の機能／機作を応用した発展研究まで進むには、大規模データによる「メタゲノム分別」等、更なる検討の余地を残した。かかるメタゲノム分析の「弱み」を克服するため、新たな課題にも着手した。注目したのは、堆肥から深海底まで、ほぼあらゆる環境に堪える（適応できる）「超広域環境微生物」の存在で、一般土壌微生物「巨大菌」をターゲットとした。高C/N比の富栄養下で「ポリヒドロキシアルカン酸」とよばれるバイオプラスチック高分子を蓄積するが、低C/N比かつ海水にも匹敵する高塩条件に曝すと、一転して「ポリγグルタミン酸（ＰＧＡ）」を生産しはじめる。外部刺激に応じて環境適応因子の代謝経路を転換する等、高度な適応戦略を備えていることを示す。レアメタルでも特に利用価値の高い「Ｄｙ」存在下ではＰＧＡの増産に加え、菌体の増殖速度から終密度まで増大した。“レアメタル（＝重金属）＝毒性物質”というこれまでの構図を一変させる発見である。該ＰＧＡ合成遺伝子群には上記Ｉ及びⅡ群の認識部位が融合したような興味深い制御配列も見つかった。
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[Presentation] MutS5はHoliday junction DNAなど分岐鎖DNAと強く結合する2017
Author(s)
大下 紘貴, 福井 健二, 佐藤 瑞希, 森澤高至, 溝渕早紀, 美濃部 亜衣, 白米優一, 諸野祐樹, 稲垣史生, 矢野 貴人, 芦内 誠, 若松泰介
Organizer
日本蛋白質科学会 年会
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