2022 Fiscal Year Annual Research Report
微生物共生系の分子基盤：深海底において糖鎖が織りなす生物間相互作用の体系的解明
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20H03322
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中川 聡 京都大学, 農学研究科, 准教授 (70435832)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 糖鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、深海底熱水活動域において強固な共生関係にある生物間（微生物-大型生物や古細菌-古細菌等）の相互作用を、世界で初めて糖鎖生物学の観点から体系化することにある。本研究において、『共生微生物の糖鎖によるタンパク質／脂質の修飾量と組み合わせ（微生物が纏うドレス）が、深海底において生物間の共生を成立させる普遍的分子基盤である』という独自の仮説を検証するため、①超高解像度質量分析技術を用いた糖鎖修飾分子の網羅的同定と構造解析、②糖鎖修飾蛍光ビーズ（人工共生菌）を用いた感染実験による糖鎖の機能解明、を実施し目的を達成する。本研究は、深海底における異種生物間の分子的コミュニケーション手段の研究を通じて、人類に蔓延する病原性微生物の誕生過程の解明、さらには共生（感染）機構を標的とした革新的治療法の開発に益することを目指している。
2022年度は、主に深海底熱水活動域に棲息する細胞内共生微生物を解析対象とし、超高分解能質量分析技術を用いてグライコプロテオーム解析（糖鎖とタンパク質の網羅的解析）を行った。その結果、これまでの研究より極めて高い正確性で、細胞内共生微生物が、細胞内共生時に特異的に発現させると考えられる多様な糖タンパク質や糖鎖をほぼ網羅的に同定することに成功した。なお、本年度の研究に関連する成果の一部は学会や国際誌等で報告した。
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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
超高解像度質量分析技術を駆使し、これまでの研究より極めて高い正確性で、細胞内共生微生物が、細胞内共生時に特異的に発現させると考えられる多様な糖タンパク質や糖鎖をほぼ網羅的に同定することに成功しており、今後の研究の強力な足がかりが得られているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に行ったグライコプロテオーム解析において、超高分解能質量分析技術を用いて、深海底熱水活動域に棲息する細胞内共生微生物が、細胞内共生時に特異的に発現させると考えられる多様な糖タンパク質や糖鎖を、これまでの研究より極めて高い正確性で、ほぼ網羅的に同定することに成功した。しかしながら、本グライコプロテオーム解析で同定することのできた糖鎖の構造に関する知見は質量分析に基づく部分的なものに限られている。当該糖鎖の構造や生理機能を解明するためには、検出された糖鎖について、構造の詳細(構成糖の種類や結合様式等)を決定する必要がある。そこで2023年度は、ヒドラジン分解法による糖鎖の遊離・精製や部分メチル化分析、核磁気共鳴画像法(NMR)等を駆使し、特に深海底熱水活動域における生物間相互作用に重要であると考えられる糖鎖についてその詳細な構造を解析する。その結果に基づき、酵素消化や弱酸加水分解等も駆使して糖鎖ライブラリを作成し、共生系におけるその局在追跡や遺伝子誘導能を解析する。
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