グルタミン酸生産菌におけるメンブレンベシクル産生メカニズムの解明と応用基盤の創出

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15726
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 永久保 利紀 筑波大学, 生命環境系, 研究員 (20826961)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 膜小胞 / グルタミン酸生産菌

Outline of Annual Research Achievements

当該年度を通じて、グルタミン酸生産菌（Corynebacterium glutamicum）における膜小胞の産生メカニズムの解明を目的とする本研究課題は大きく進展した。本菌は複雑かつ強固な細胞表層構造を有しており、同様の細胞表層構造を有する近縁種として結核菌などが知られている。先行研究において、結核菌が免疫誘導活性を示す膜小胞を放出することが報告されており、本菌群が放出する膜小胞のワクチンなどへの応用可能性が注目されていた。しかし、それらの膜小胞がどのようにして形成・放出されるのかは、当該分野における大きな謎の一つであった。代表者は、広範な生化学的解析と最先端のイメージング技術を融合することで、この謎の解明につながる知見を得ることができた。すなわち、グルタミン酸生産菌は、特定の培養条件に応じて内膜あるいは外膜に由来する膜小胞を多様な経路を通じて形成・放出することが分かった。さらに、結核菌のモデル細菌などを含む近縁種においても、これらの膜小胞産生経路が保存されていることを示唆する知見も得られた。この成果は、一つの微生物種に様々な膜小胞産生経路が存在することを明確に示し、グルタミン酸生産菌やその近縁種にとどまらず微生物全般における膜小胞産生メカニズムの概念を進展させるものである。さらに、上記の成果はグルタミン酸生産菌とその近縁種によって放出される膜小胞を医療やバイオテクノロジーに利用する上で重要な基盤となる知見を提供する。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当該年度における本研究課題の進捗は、交付時点の計画では開始後2年程度で到達すると見込んでいたものである。当該年度の終了時点では、研究成果をまとめた論文を著名な海外雑誌に投稿し、査読を受けて修正している段階であり、当初の想定を上回る進捗状況であるといえる。

Strategy for Future Research Activity

当該年度において、グルタミン酸生産菌における膜小胞メカニズムに関する重要な基礎的知見を得ることができたため、今後はそれらの知見を医療やバイオテクノロジーに応用するための基盤技術を構築する。具体的には、本菌やその類縁種が放出する膜小胞の組成をコントロールすることで、特定の生体分子を搭載する輸送キャリアーやワクチン基盤としての潜在能力を引き出す技術の構築を目指す。

Causes of Carryover

当該年度において申請額の大半を占めるソフトウェアの購入を予定していたが、近隣研究室のご厚意によりそのソフトウェアを購入することなく当該研究を進めることができた。しかし、今年度以降は上記のソフトウェアを使用することができなくなるため、上記次年度使用額を用いてソフトウェアを購入する必要がある。