2021 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of the genes encoding biomass-degrading enzymes by microbial screening based on microdroplet deformability
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18K05330
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
飯塚 怜 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90541954)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液滴 / マイクロ流体デバイス / 酵素 / スクリーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，Water-in-oil型液滴（以下，液滴と表記する）の変形能に基づき，バイオマス分解微生物を1細胞単位でスクリーニングする方法を確立するとともに，それを利用して新たな海藻多糖類分解酵素遺伝子を取得することを目的とした．
2018－2019年度は，液滴の変形能に基づくソーティングによるバイオマス分解微生物スクリーニングのフィージビリティスタディを行った．液滴の変形能に基づくバイオマス分解微生物のスクリーニングには，流路の天井に2本のレールを配した液滴ソーティングチップを用いた．まず，アガロースを封入した液滴を用い，その濃度に応じたソーティングが行えるよう，チップの流路構造を最適化した．アガロースとアガロース分解酵素（β-アガラーゼ）を液滴に封入，インキュベーションした後，ソーティングチップに流したところ，酵素量依存的に液滴の変形能が増大することが確認された．また，海水より取得した新規アガロース分解菌のゲノムを決定した．アガロースとともに，この分解菌を一細胞単位で液滴に封入し，インキュベーションしたところ，その封入率とソーティングされる液滴の割合がよく一致した．この結果から，アガロース分解菌を一細胞単位でスクリーニングできることが確認された．
2020－2021年度は，海水中からアガロース分解菌をスクリーニングし，アガロース分解酵素遺伝子の取得を目指した．アガロースとともに，限外濾過により濃縮した表層および深海の海水を液滴に封入し，変形能が増大した液滴を分取した．液滴より回収した菌のゲノムをMultiple displacement amplification法により増幅し，次世代シーケンサーを用いてその配列を解読した．その結果，新たなアガロース分解酵素遺伝子を複数取得することに成功した．併せて，新規のセルラーゼ様遺伝子の同定にも成功した．
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