Diversiry and origin of the TCA cycles

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00988
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: Nunoura Takuro 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生命理工学センター), センター長代理 (60359164)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 力石 嘉人 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50455490) ; 千葉 洋子 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上級研究員 (70638981)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: クエン酸回路 / TCA回路 / メタボローム / 好熱菌 / アーキア / 炭酸固定 / CO2固定

Outline of Final Research Achievements

In order to understand the function of the putatively incomplete TCA cycle (citric acid cycle) in (hyper)thermophilic archaea and bacteria, we conducted multi-omics analyses including tracer-based metabolomics using stable isotope tracers. Moreover, we have developed a novel tracer-based method of metabolomics for amino acids in combination with capillary electrophoresis and Orbitrap Fusion Mass Spectrometry (CE-Orbitrap Fusion MS). The novel method has advantages in data quality and sample preparation; only 1x105 cells are required, comparing to the methods for the tracer-based metabolomics.

Free Research Field

微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において確立したCE-Orbirap Fusion MSによる代謝解析手法は、理論的にあらゆる単離微生物に対して僅か試験管1本で中央代謝経路及びアミノ産生合成経路を検証することを可能とする。つまり、本技術は、新規代謝経路の探索を容易とするだけでなく、ポストゲノム情報に不可欠な代謝マップ等の精度の向上に大きく貢献するポテンシャルを有すことを意味する。また、この技術を用いることにより、従属栄養性の超好熱バクテリア等におけるCO2固定能が従来の想定より相当程度大きいことを明らかにした。今後、これらの知見は微生物を用いる物質生産システムの構築にも貢献するであろう。