2018 Fiscal Year Research-status Report
磁硫化鉄(グライガイト)がメタン菌の代謝を促進する機構の分子生物学的解明
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17K15255
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
五十嵐 健輔 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90759945)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メタン菌 / 硫化鉄 / 生理活性 / 鉄-イオウクラスター / 網羅的遺伝子発現解析 / メタン生産 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタン菌を磁硫化鉄の一種であるグライガイト(Fe3S4)の存在下培養すると、メタン生産と増殖が促進される新奇の現象が報告されている。本研究の目的は、このグライガイト依存的な促進機構を、化学および分子生物学的なアプローチにより解明することである。
昨年度までに、代表的なメタン菌であるMethanocaldococcus jannaschiiを対象に、グライガイト存在下で発現が変化する遺伝子を複数個同定した。本年度はそれらの遺伝子を主な対象として、他のメタン菌においても同様の遺伝子発現変化が起こるかを検証した。その結果、一部の遺伝子では共通してグライガイトによる発現上昇が観察されたが、特定の代謝経路で共通した変化は見られなかった。これは、実験に用いた複数のメタン菌間で代謝様式の違いがあることに起因すると推察される。また、これまでにメタン菌の種類により代謝促進の度合いに差異があることが報告されていたが、この違いは遺伝子発現変化の大きさとある程度相関することが明らかになった。
昨年度に、グライガイトによるメタン生産の促進は、メタン菌と発酵性細菌との共培養系においても起こることが分かった。本年度は、この促進技術の応用可能性を評価するため、グライガイト依存的な促進がおこる培養条件を探索した。その結果、メタン生産の促進は、有機酸や糖類を基質とした場合で起こり、タンパク質系有機物を基質に用いた場合はほぼ見られないことが明らかになった。そして、グライガイトは鉱物的特性(結晶構造や原子価)が保たれてさえすれば、培養に複数回使用したとしても同レベルの促進効果を保つことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
30年度までにグライガイト依存的な促進機構の解明を予定していた。トランスクリプトーム解析により、代謝促進に関わる遺伝子を概ね特定することができたものの、遺伝子発現の包括的な解析とプロテオーム解析がやや滞っており、機構の全容解明には至っていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
M. jannaschiiのトランスクリプトーム解析の結果から、グライガイトによって発現が変化する複数の機能未知遺伝子が見つかっている。これらについては他のメタン菌での発現解析を進められていないため今後の課題である。また、メタン菌の単独培養時と、発酵性細菌との共培養時における促進機構の違いについても遺伝子発現の観点から解析する予定である。複数の培養条件においてプロテオームを含むメタオミクス解析を行い、代謝促進機構の解明を目指す方針である。
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| Causes of Carryover |
当初の計画では30年度までにプロテオーム解析の実施を予定していたが、計画の変更に伴い実施しなかったため未使用額が生じた。31年度の使用額は上記の未使用額も含めて、培養と分子生物学実験に必要な試薬等の消耗品、およびプロテオームを含むメタオミクス解析のための外注分析費等に使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
