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2012 Fiscal Year Annual Research Report

人為起源物質分解能をモデルとした環境中での細菌の機能進化を司る分子基盤の解明

Research Project

Project/Area Number 22380047
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

永田 裕二  東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (30237531)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大坪 嘉行  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (40342761)
津田 雅孝  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90172022)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords環境細菌 / 自然生態系 / 人為起源物質 / 細菌進化 / 微生物機能開発
Research Abstract

自然環境中に棲息する細菌の多くは既存の手法では培養困難であり、未開拓な微生物機能を従来の微生物学的手法で利用するのは難しい。近年盛んに行われている培養過程を介さないメタゲノム解析も、環境遺伝子の潜在能力は明らかにしているが、現段階では膨大な塩基配列情報を直接「機能」と結び付けることはできない。本研究では、従来の微生物学的手法で扱える培養可能な環境細菌が自然生態系で新規能力を獲得する機構を解明することで、潜在的微生物機能を有効利用するための分子基盤を確立することを目的とする。
本年度は、前年度に引き続き「環境細菌」として、全ゲノム情報が判明し分子遺伝学的手法が確立している有機塩素系殺虫剤γ-HCH完全分解資化細菌Sphingobium japonicum UT26株、分解の鍵酵素遺伝子として、UT26株のγ-HCH分解代謝の初期過程に関与する脱ハロゲン酵素LinAとLinBをコードする遺伝子およびそのホモログを主な材料として研究を進めると共に、他のγ-HCH分解細菌株3株についても解析を実施した。主な成果は以下の通りである。(1)環境中での酵素進化に関する研究として、(i) データベースから取得したLinBの構造的ホモログが新規の反応特性を持つことを明らかにした、(ii) LinBのbeta-HCH分解機能進化に関する知見を得た、(iii) LinBおよびそのホモログの酵素進化の実験的検証系を構築した。(2)環境中での環境細菌のゲノム進化に関する研究として、UT26以外のγ-HCH分解細菌株3株の全ゲノム配列を完全決定し、複数のγ-HCH分解細菌株が特有のプラスミドと挿入配列を介して独立に出現したことを強く示唆する知見を得た。(3)UT26株近縁株を利用して、細菌の環境中での機能進化を利用した新規能力獲得系を構築した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (41 results)

All 2013 2012

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (33 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Coinetgrate-resolution of toluene-catabolic transposon Tn46512013

    • Author(s)
      Yano, H., H. Genka, Y. Ohtsubo, Y. Nagata, E.M. Top, M. Tsuda
    • Journal Title

      Plasmid

      Volume: 69 Pages: 24-35

    • DOI

      Doi:10.1016/j.plasmid.2012.07.004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Complete genome sequence of Acidovorax sp. KKS102, a polychlorinated biphenyl-degrading strain2012

    • Author(s)
      Ohtsubo, Y., F. Maruyama, H. Mitsui, Y. Nagata, M. Tsuda
    • Journal Title

      J Bacteriol

      Volume: 194 Pages: 6970-6971

    • DOI

      Doi:10.1128/JB.01848-12

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ParI, an orphan ParA family protein from Pseudomonas putida KT2440-specific genomic island, interferes with the partition system of IncP-7 plasmids2012

    • Author(s)
      Miyakoshi, M., M. Shintani, K. Inoue, T. Terabayashi, F. Sai, M. Ohkuma, H. Nojiri, Y. Nagata, M. Tsuda
    • Journal Title

      Environ Microbiol

      Volume: 14 Pages: 2946-2959

    • DOI

      Doi:10.1111/j.1462-2920.2012.02861.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the haloalkane dehalogenase DatA from Agrobacterium tumefaciens C582012

    • Author(s)
      Mase, T., H. Yabuki, M. Okai, J. Ohtsuka, F. L. Imai, Y. Nagata, and M. Tanokura
    • Journal Title

      Acta Crystallographica Section F

      Volume: F68 Pages: 652-654

    • DOI

      Doi:10.1107/S1744309112013942

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Conjugal transfer of polychlorinated biphenyl/biphenyl degradation genes in Acidovorax sp. strain KKS102, which are located on an integrative and conjugative element2012

    • Author(s)
      Ohtsubo Y., Y. Ishibashi, H. Naganawa, S. Hirokawa, S. Atobe, Y. Nagata, M. Tsuda
    • Journal Title

      J Bacteriol

      Volume: 194 Pages: 4237-4248

    • DOI

      Doi:10.1128/JB.00352-12

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Suppression of pleiotrophic phenotypes of Burkholderia multivorans fur mutant by oxyR mutation2012

    • Author(s)
      Kimura, A., S. Yuhara, Y. Ohtsubo, Y. Nagata, and M. Tsuda
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 158 Pages: 1284-1293

    • DOI

      Doi:10.1099/mic.0.057372-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Povotal role of anthranilate dioxygenase genes in the adaptation of Burkholderia multivorans ATCC 17616 in soil2012

    • Author(s)
      E. Nishiyama et al.
    • Journal Title

      FEMS Microbiology Letters

      Volume: 330 Pages: 46-55

    • DOI

      10.1111/j.1574-6968.2012.02532.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] γ-hexachlorocyclohexane dehydrochlorinase gene with its flanking regions from soil by activity-based screening techniques2012

    • Author(s)
      M. Ito et al.
    • Journal Title

      European J. Soil Biology

      Volume: 52 Pages: 16-19

    • DOI

      10.1016/j.ejsobi.2012.05.001

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 人為起源物質分解細菌の出現と進化2013

    • Author(s)
      永田裕二
    • Organizer
      日本農芸化学会 第20回記念フロンティアシンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130327-20130328
    • Invited
  • [Presentation] 芳香族化合物複合汚染土壌における新規芳香族化合物分解酵素遺伝子の機能相補に基づく探索2013

    • Author(s)
      永山浩史ら
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130324-20130327
  • [Presentation] 人為起源環境汚染物質分解能を有するスフィンゴモナス細菌群のゲノムと可動性遺伝因子に関する研究2013

    • Author(s)
      永田裕二ら
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130324-20130327
  • [Presentation] ハロアルカンデハロゲナーゼ DatAの立体構造解析2013

    • Author(s)
      管 立軍ら
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130324-20130327
  • [Presentation] 多様な細菌のゲノム上に存在するハロアルカンデハロゲナーゼの 機能解析2013

    • Author(s)
      田中裕興ら
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130324-20130327
  • [Presentation] IncP-9群 NAH7接合伝達系のoriTを中心とした解析2013

    • Author(s)
      岸田康平ら
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130324-20130327
  • [Presentation] フィニッシング支援ツールGenoFinisherとAceFileViewer2013

    • Author(s)
      大坪嘉行ら
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130324-20130327
  • [Presentation] γ-HCH分解細菌Sphingomonas sp. MM-1株が有する多重プラスミドに 関する研究2013

    • Author(s)
      田端理朗ら
    • Organizer
      日本農芸化学会2013年大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130324-20130327
  • [Presentation] リダクターゼ機能相補による新規芳香族化合物分解酵素遺伝子の芳香族化合物複合汚染土壌メタゲノムからの探索2013

    • Author(s)
      永山浩史ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] 土壌細菌Burkholderia multivorans ATCC17616株におけるFurの機能及び発現制御機構の解析2013

    • Author(s)
      佐藤拓哉ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] gamma-HCH分解能を示すSphingobium属細菌のTKS株とMI1205株の全ゲノム配列決定とgamma-HCH分解関与遺伝子群周辺領域の解析2013

    • Author(s)
      大畑智史ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] 人為起源物質分解能を有するsphingomonad細菌群のゲノムと可動性遺伝因子2013

    • Author(s)
      永田裕二ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] Finishing関連の3つのツール: GenoFinisher、AceFileViewer、ShortReadManager2013

    • Author(s)
      大坪嘉行ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] IncP-9群プラスミドNAH7の接合伝達開始配列の解析2013

    • Author(s)
      岸田康平ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] 次世代シーケンサーによる土壌細菌の環境適応遺伝子の新規探索手法の開発2013

    • Author(s)
      石橋蓉子ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] 撹乱に対する土壌微生物のレジリエンス2013

    • Author(s)
      加藤広海ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] 細菌群集動態のモデリング2013

    • Author(s)
      伊藤貴広ら
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      20130308-20130310
  • [Presentation] Genetic analysis of multiple plasmids in γ-hexachlorocylohexane-degrading bacterium Sphingomonas sp. MM-12012

    • Author(s)
      M. Tabata et al.
    • Organizer
      International Forum for Ecosystem Adaptability Science IV: Interface Between Policy and Science
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      20121212-20121213
  • [Presentation] Analysis of nitrogen-related phosphotransferase system in recipient cells involved in regulation of conjugative transfer2012

    • Author(s)
      K. Inoue et al.
    • Organizer
      International Forum for Ecosystem Adaptability Science IV: Interface Between Policy and Science
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      20121212-20121213
  • [Presentation] ハロアルカンデハロゲナーセLinBのbeta-HCH分解活性に関する機能進化2012

    • Author(s)
      田中裕興ら
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会・第35回日本分子生物学会年会合同大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] 有機塩素系殺虫剤gamma-HCH分解細菌のゲノムと可動性遺伝因子に関する研究2012

    • Author(s)
      永田裕二ら
    • Organizer
      第64回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20121023-20121026
  • [Presentation] 細菌ゲノムに存在する多様なハロアルカンデハロゲナーゼ遺伝子の機能解析2012

    • Author(s)
      田中裕興ら
    • Organizer
      第64回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20121023-20121026
  • [Presentation] 有機塩素系殺虫剤gamma-HCH分解細菌が突然変異により炭素源非添加無機寒天培地上で生育可能となる機構の解析2012

    • Author(s)
      平野丈ら
    • Organizer
      第64回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20121023-20121026
  • [Presentation] Genomes and mobile genetic elements of gamma-hexachlorocyclohexane-degrading bacterial strains2012

    • Author(s)
      Y. Nagata et al.
    • Organizer
      15th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS 2012)
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
    • Year and Date
      20120916-20120921
  • [Presentation] Isolation of aromatic ring-hydroxylating oxygenase genes by cultivation-independent functional screening of metagenome from soil artificially contaminated with aromatic hydrocarbons2012

    • Author(s)
      H. Nagayama et al.
    • Organizer
      15th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS 2012)
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
    • Year and Date
      20120916-20120921
  • [Presentation] Multiple plasmids of γ-hexachlorocylohexane-degrading bacterium Sphingomonas sp. MM-12012

    • Author(s)
      M. Tabata et al.
    • Organizer
      International Plasmid Biology Conference 2012
    • Place of Presentation
      Santander, Spain
    • Year and Date
      20120911-20120916
  • [Presentation] Relationship between intergeneric conjugative transfer of plasmid NAH7 and nitrogen-related phosphotransferase system2012

    • Author(s)
      K. Inoue et al.
    • Organizer
      International Plasmid Biology Conference 2012
    • Place of Presentation
      Santander, Spain
    • Year and Date
      20120911-20120916
  • [Presentation] Response of soil microbial community against pulse perturbation by aromatic pollutants2012

    • Author(s)
      H. Kato et al.
    • Organizer
      14th International Symposium on Microbial Ecology
    • Place of Presentation
      Copenhagen, Denmark
    • Year and Date
      20120819-20120824
  • [Presentation] 細菌由来のβ-ヘキサクロロシクロヘキサン (β-HCH) 分解酵素linB_MIを導入したカボチャ毛状根のβ-HCH分解能の解析2012

    • Author(s)
      七里吉彦ら
    • Organizer
      第30回 日本植物細胞分子生物学会 (生駒) 大会・シンポジウム
    • Place of Presentation
      奈良県生駒市
    • Year and Date
      20120803-20120805
    • Invited
  • [Presentation] 環境汚染物質gamma-hexachlorocyclohexaneの分解能を有するSphingobium sp. TKS株のゲノム構造の解明2012

    • Author(s)
      大畑智史ら
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2012年度大会
    • Place of Presentation
      宇治
    • Year and Date
      20120625-20120626
  • [Presentation] 培養非依存的手法を用いた芳香族化合物複合汚染土壌からの新規分解酵素遺伝子の探索2012

    • Author(s)
      永山浩史ら
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2012年度大会
    • Place of Presentation
      宇治
    • Year and Date
      20120625-20120626
  • [Presentation] 細菌の有機塩素系殺虫剤分解資化能力を支えるABCトランスポーター2012

    • Author(s)
      永田裕二ら
    • Organizer
      第7回トランスポーター研究会年会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20120609-20120610
    • Invited
  • [Presentation] Metagenomic Analysis of Microbial Community in Soil Contaminated with Aromatic Pollutants2012

    • Author(s)
      M. Tsudaら
    • Organizer
      Japan-Finland Biotechnology Symposium 2012
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      20120604-20120608
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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