2017 Fiscal Year Research-status Report
複合微生物系におけるプラスミドの「真の」宿主域の解明（国際共同研究強化）
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15KK0278
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
新谷 政己 静岡大学, 工学部, 准教授 (20572647)
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| Project Period (FY) |
2016 – 2018
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| Keywords | プラスミド / 宿主 / 嫌気性細菌 / 複合微生物系 / 接合伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
基課題では実環境中の微好気・嫌気環境におけるプラスミドの伝播現象を理解し，プラスミドが実際に伝播する宿主の種類を明らかにすることを目指している．本研究課題では，オーストリア・ウイーン大学のMichael Wagner博士との共同研究によって，その伝播現象の追跡手法の精度と確度を高めることを目的の一つとした．現在までに，プラスミドDNA自体を検出する改良FISH（fluorescence in situ hybridization）法の確立のための基本的な技術を習得できたと判断し，日本の所属機関で詳細な条件検討を行っている．また，基課題で新たに得られた不和合性群PromAプラスミドや，未知の新規接合伝達性プラスミドについても同様に宿主域の調査を行っている．並行して，培養の難しいあるいは遺伝子操作手法が確立していない微生物に適用可能なプラスミドの探索についても試みているところである．
また，ドイツ・ブラウンシュバイクのJulius-Kuehn InstitutのKornelia Smalla博士との共同研究で，植物根圏から取得した不和合性群IncP-1群に属する15のプラスミドについて塩基配列情報に基づく比較を行った．その結果，これらのプラスミドは，複製・維持・接合伝達の基本機能を担う遺伝子領域に，比較的最近，根圏微生物に由来する遺伝子断片が挿入されたことが示唆され，こうした遺伝子断片から，過去の宿主を予測できることが示された．現在，日本で得られた新規接合伝達プラスミドが，世界各国の土壌・水圏・家畜堆肥等にどの程度分布するのかについて調べ，基課題の結果と合わせて，各プラスミドの宿主域の解明を試みている．
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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
渡航先のウイーン大学では，プラスミドDNAを精度良く検出する手法の開発（改良FISH等）については，日本の所属機関で詳細な条件検討が可能になったことから，引き続き研究を行うことで，確立が見込まれる．一方，プラスミドをもつことで宿主が獲得する代謝能の変化について，ラマン散乱光の変化を利用した細胞レベルの追跡手法については，渡航先で習得した手法や知見を，国内の研究者との共同研究としても遂行できないか打ち合わせを開始したところである．また，渡航先で扱っている，培養の難しい，あるいは遺伝子操作法の確立していない微生物に対し，利用可能なプラスミドベクターが作製できないかの研究も新たに着手した．
また，本研究を遂行する過程で得られた，薬剤耐性遺伝子群を運搬しうる宿主域の不明な新たな接合伝達性プラスミドについて，Kornelia Smalla博士との共同研究で，各国の環境試料中における分布の調査も開始した．本プラスミドの公的データベースとの比較から，薬剤耐性遺伝子群を伝播しうるプラスミドとしても考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
プラスミドを獲得した細胞の追跡手法の改良については条件検討を引き続き行う．ただし，これらの手法を用いた宿主域の調査については，純粋培養した細菌細胞を用いた条件検討に留まる可能性や，プラスミドごとに最適な条件が異なる可能性も考えられ，環境試料中における宿主域の調査に利用するには難しいことも予想される．そこで，基課題で見出した異なる種類の接合伝達性プラスミドについては，本課題で新たに構築した（オーストリアおよびドイツの研究グループとの）研究ネットワークを活用し，各プラスミドの土壌・根圏・下水処理場など，各種環境試料中における分布を国際共同研究として調査する．並行して，新規プラスミドを含め，それらの宿主域について，基課題で確立した手法を用いて，好気条件・嫌気条件下における宿主域を明らかにし，違いを比較する．
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