2010 Fiscal Year Annual Research Report
シロアリ腸内の原生生物と細胞共生細菌の代謝共生機構の解明
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19380055
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大熊 盛也 独立行政法人理化学研究所, 微生物材料開発室色, 室長 (10270597)
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| Keywords | 共生 / 原生生物 / 難培養微生物 / シロアリ / 微生物ゲノム / 共進化 / 細胞共生 |
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| Research Abstract |
シロアリ腸内に高密度で生息する原生生物(単細胞の真核生物)と腸内細菌の大半を占める原生生物の細胞共生細菌は、腸内全体の代謝のほとんどを担うと考えられ、これらの細胞レベルでの共生機構を解明し、シロアリ共生微生物群によるバイオマス資源の効率的な利用について理解することを目的とする。特にセルロース分解に重要な大型原生生物の細胞内共生細菌のうち、未培養新門TG1とBacteroidales目のものは昨年度までに培養を介さずに完全ゲノムを解読して、セルロース分解代謝中間産物である糖を利用する代わりに窒素栄養化合物を生合成して宿主に供給するという共生機構を解明した。このうち、Bacteroidales目細胞内共生細菌は、生化学的に水素を利用する活性を確認していたが、解読ゲノム上には水素利用に働くはずのヒドロゲナーゼに相同性を有する遺伝子配列は認められず、新規の水素利用酵素・遺伝子の存在が示唆されている。腸内に共生する超鞭毛虫目原生生物について、メタEST情報に基づいて主要な代謝を推定し、特徴を考察した。シロアリ腸内共生原生生物には、これまでに水素生成能が示されていた超鞭毛虫目のものに加え、水素産生性の細胞内小器官であるヒドロゲノソームをもたないオキシモナス目の原生生物がいる。細胞を分画して、また、in situで細胞レベルでヒドロゲナーゼ活性の有無を検出した結果、オキシモナス目の原生生物にも高い水素生成活性があることが判明した。きらに、オキシモナス目原生生物の代表的な種から鉄型ヒドロゲナーゼの相同遺伝子を取得・同定した。これにより、オキシモナス目原生生物もセルロースを分解・代謝して水素を生成していることが示唆され、それらの細胞共生細菌も水素利用能を有する可能性が考えられた。
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