2014 Fiscal Year Annual Research Report
貧栄養環境に生息する細菌群集の生存代謝メカニズムの解明と応用展開
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25870295
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
木村 浩之 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30377717)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | バクテリア / 貧栄養環境 / 生存戦略 / RNA発現 / small RNA / 定量RT-PCR / 海洋細菌 / トランスクリプトーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
貧栄養環境では、栄養塩の不足により生物の基本的な代謝プロセスである翻訳が停滞することがある。バクテリアは、貧栄養環境下においてsmall RNAの一種であるtransfer-messenger RNA（tmRNA）を多く発現することが報告されている。tmRNAは、tRNAとmRNAの両方の機能を有し、翻訳が停滞した際にリボソームをレスキューする役割を担う。本研究課題では、貧栄養から富栄養まで様々な栄養条件下に生息するバクテリアのtmRNAの発現パターンを解析し、貧栄養環境下におけるバクテリアの生存戦略メカニズムについての知見を得た。
平成25年度までの研究において、ゲノム情報を入手できる6種類の微生物菌株を富栄養から貧栄養まで異なる栄養条件下で培養し、全RNAを抽出した。それぞれの菌株のtmRNAに特異的なPCRプライマーをデザインし、RT-定量PCRによりtmRNAの発現量を測定した。その結果、貧栄養培地において有意に高いtmRNAの発現が見られた。
最終年度となる平成26年度の研究においては、富栄養海域である清水港および駿河湾と、貧栄養海域である西太平洋の外洋域において表面海水を採取し、海洋細菌から全RNAを抽出した。その後、全RNAを鋳型としたcDNAを合成し、次世代シーケンサーを用いて網羅的にcDNAの塩基配列を決定した。さらに、相同性検索により各遺伝子機能を同定した。そして、貧栄養海域にて重要な役割を担うことが期待できるtmRNAの発現量を算出した。その結果、貧栄養海域において優位に高いtmRNAの発現が確認され、富栄養海域の4.7倍の発現量を示した。さらに、栄養状態を感知・伝達する機能を有するタンパクをコードしたmRNAの発現量を比較した結果、貧栄養海域において二次伝達タンパクとして知られるHis kinaseが優位に高く発現していることが明らかとなった。
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[Journal Article] Quantitative analysis of coenzyme F430 in environmental samples: a new diagnostic tool for methanogenesis and anaerobic methane oxidation2014
Author(s)
Kaneko M., Takano Y., Chikaraishi Y., Asakawa S., Watanabe T., Shima S., Ogawa N., Krüger M., Matsushita M., Kimura H., Ohkouchi N.
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Journal Title
Analytical Chemistry
Volume: 86
Pages: 3633-3638
DOI
Peer Reviewed
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