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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Novel Microbial Response for Rare Earth Elements: Dysprosium-Dependent Stimulation in Cell Proliferation and Poly-gamma-Glutamate Productivity of Bacillus megaterium.

Research Project

Project/Area Number 17J08400
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

白米 優一  愛媛大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Keywordsレアアース / ディスプロシウム / 巨大菌 / DNA
Outline of Annual Research Achievements

最終年度では、発見した(微)生物と金属のまったく新しい接点を拡げていくことに注力した。現在に至るまで、その接点は生物毒性あるいは無毒性に限定され、正の影響は皆無に等しいと考えられてきた。そうした中、レアアースの中でも産業上重要なディスプロシウム(Dy)がバチルス属に属する巨大菌の代謝に正の影響をもたらすという発見は、学術的な意義に留まらない可能性を秘めている。この新奇微生物応答は、具体的には対数増殖期における細胞増殖速度の促進とポリγグルタミン酸(PGA)産生の増産であった。同じくバチルス属の納豆菌では該応答が認められていないことから、両者のPGA合成オペロンとその近傍の配列を比較し、近傍配列中に顕著な違いを見いだした。納豆菌にはない、広域転写制御因子DegU認識配列が巨大菌には備わっていた。該認識配列を含む領域を計算化学的に解析したところ、数塩基の増減でその構造を激しく変化させるリボスイッチモチーフの存在が示唆された。
実際に二次構造形成の有無を調査するため、PCR法の原理に着目した。二本鎖DNAの変性からアニーリングに至る段階で、鋳型一本鎖DNA分子内での二次構造形成がプライマーDNAの結合より早い場合を仮定し、PCR産物量の減衰を指標とする阻害PCR法を案出した。結果、該配列に結合するDNAプライマーでは正常増幅に比して30%程度であったのに対し、該配列部分から-5nt(塩基)離れた下流に結合するDNAプライマーでは増幅に問題なかった。そのため、計算化学的に予測された二次構造が高い確立で存在しうるとの結論に達した。次いで、ランタノイドとMnを対象とした阻害PCRを試みた。結果、ランタノイドに代表されるランタンや二価金属のMnではPCR産物の増幅率が制限される一方、興味深いことにDyでは濃度依存的な増幅率の回復が認められた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Biochemical characterization of mismatch-binding protein MutS1 and nicking endonuclease MutL from a euryarchaeon Methanosaeta thermophila,2019

    • Author(s)
      Minobe, A., Fukui, K., Yonezu, H., Ohshita, K., Mizobuchi, S., Morisawa, T., Hakumai, Y., Yano, T., Ashiuchi, M., Wakamatsu, T.
    • Journal Title

      DNA repair

      Volume: 75 Pages: 29-38

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2019.01.005

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ポリεリジンベースオルガノゲル2019

    • Author(s)
      白米優一, 武田隼平, 芦内誠
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部
  • [Presentation] 超好塩アーキアのポリγグルタミン酸合成遺伝子2019

    • Author(s)
      白米優一, 左々玲奈, 芦内誠
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部
  • [Presentation] ポリγグルタミン酸の効率回収に向けた検討2019

    • Author(s)
      白米優一, 山内七海, 芦内誠
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部
  • [Presentation] Development of archaeal poly-γ-glutamate-based antimicrobial coating materials2018

    • Author(s)
      Yuichi Hakumai, Sawami Nakayama, Haruna Higashiuchi, Makoto Ashiuchi
    • Organizer
      日本生物物理学会
  • [Presentation] バイオベースオルガノゲルの創製とその新たな可能性2018

    • Author(s)
      白米優一, 芦内誠
    • Organizer
      高分子学会
  • [Presentation] オルガノゲル化能を有する機能性新素材PELICの開発2018

    • Author(s)
      白米優一, 芦内誠
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部
  • [Presentation] 抗菌素材“PGAIC”の生成機構分析とオンサイトコーティングへの応用2018

    • Author(s)
      白米優一, 中山沢水, 東内遥菜, 芦内誠
    • Organizer
      日本生物工学会
  • [Presentation] アーキア由来ポリγグルタミン酸の実用材料化2018

    • Author(s)
      白米優一, 中山沢水, 東内遥菜, 島田幸育, 芦内誠
    • Organizer
      高分子学会
  • [Presentation] 巨大菌レアメタル依存的応答因子の探索と機能性解析2018

    • Author(s)
      白米優一, 松村歩, 芦内誠
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部
  • [Presentation] ポリεリジンベース新素材のオルガノゲル化に必須の分子構造2018

    • Author(s)
      白米優一, 芦内誠
    • Organizer
      日本生化学会
  • [Presentation] Novel Microbial Response for Dysprosium and Its Application for Polymer Designing2018

    • Author(s)
      Yuichi Hakumai, Ayuri Matsumura, Makoto Ashiuchi
    • Organizer
      The 12th SPSJ International Polymer Conference
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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