2020 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on hydrogen producing machineries of marine vibrios
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19H03041
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
澤辺 智雄 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (30241376)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
美野 さやか 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (00755663)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオ水素 / マリンバイオマス / 海洋微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化石燃料代替エネルギー生産技術開発は，学術的・社会的要請が高い地球規模課題である。海洋バイオマスのエネルギー変換技術の開発もその一つであるが，アルギン酸などの難燃料化成分が多く，その完全変換にはさらなる技術革新が必要である。我々が見いだした新規マリンビブリオは，Hyf複合体を核とするギ酸水素リアーゼ（FHL）複合体を介した独特の水素代謝を示し，海藻由来の種々の糖を水素化する。しかし，マリンビブリオ触媒の水素生成能を高める分子育種基盤の構築は発展途上であり，海洋バイオ水素生産性向上のボトルネックでもある。Hyf複合体の分子レベルで特徴を理解するためには，マリンビブリオは恰好の生物材料であるため，本研究では，マリンビブリオが有する活性型Hyf複合体の特徴を理解し，多彩な海洋バイオマスからのより効率的な水素生成が可能な海洋微生物触媒の構築にフィードバックさせる知見を得ることを目的に研究を進めた。その結果以下の成果を得た。
①バイオ水素生成マリンビブリオの完全ゲノム比較
得られた完全ゲノムに基づく比較を行い，1) FHL複合体およびその形成に関与する21遺伝子の配列に基づき，FHLとビブリオ科の系統は平行進化してきたことが示唆された，2) Photobacterium属のではFHL複合体遺伝子群の各部の領域で転移が頻発していることを明らかにした。
②水素生成マリンビブリオ触媒の能力比較
水素生成が確認された16種について，Glcを基質とした場合の水素生成プロファイルを調べたところ，Porteresiaeのクレードの水素生成種における高いギ酸の生成および再取り込み能が高い水素生成能と関連することを示唆した。また，プロトノフォアを用いた生理学実験により，Porteresiaeのクレードの水素生成種の水素生成が著しく減少する可能性を示唆する結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していたほぼすべての細菌の完全ゲノムを取得し，かつそれらの水素生成プロファイルの理解が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
生理学的および遺伝子工学的研究を進展させる。
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[Journal Article] Genomic characterization of closely related species in the Rumoiensis clade infers ecogenomic signatures to non-marine environments2020
Author(s)
Mami Tanaka, Daiki Kumakura, Sayaka Mino, Hidetaka Doi, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Isao Yumoto, Man Cai, Yu-Guang Zhou, Bruno Gomez-Gil, Toshiyoshi Araki, Tomoo Sawabe
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Journal Title
Environmental Microbiology
Volume: 22
Pages: 3205-3217
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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