Pursuing new possibilities of microcystin-degrading bacteria

• Project/Area Number: 16K08356
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Environmental and hygienic pharmacy
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: Harada Ken-ichi 名城大学, 薬学部, 教授 (90103267)
• Research Collaborator: KATO Hajime ; TSUJI Kiyomi ; ANAS Andrea
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: microcystin分解性細菌 / プテアーゼ / 加水分解特性 / アミノ酸トランスポーター / microcystin分解細菌 / プロテアーゼ

Outline of Final Research Achievements

Microcystin-degrading bacteria (strain B-9) discovered as specifically degrading microcystin have been shown to degrade various peptides. In this study, the degradation characteristics of B-9 strain were investigated in detail, and the following findings were obtained. 1) The nucleotide sequence of the whole genome of strain B-9 was determined using a next-generation sequencer. 2) In addition to the three conventional hydrolases (MlrA-C) and the transporter MlrD, we clarified the existence of new hydrolases (MlrE and F) and an amino acid transporter. 3) The hydrolysis behavior was confirmed to be performed by MlrE alone up to the di- and tripeptides and by the cooperation of MlrC and MlrE above the tetrapeptide.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Microcystin分解性細菌は世界各地で発見され、多種多様であるが、ここまでの研究では、そのターゲットはmicrocystinおよび関連化合物のみであり、研究代表者が実施している「アミノ酸を含有する各種ペプチド類をターゲットにする研究」は皆無である。Microcysin分解のスクリーニングで偶然に得られた一連の微生物は、単にmicrocystinのみがターゲットではなく、あらゆるペプチド類を分解し、アミノ酸を獲得する機能を有している。今回、その機能の精緻さの一部が明らかとなり、今後意図通りに進行すれば、湖沼生態系の生物間相互作用の一端が解明できると考えている。

Research Products

• [Journal Article] Complete genome sequence of a microcystin-degrading bacterium, Sphingosinicella microcystinivorans strain B-9 (2018)
  • Author(s): Haiyan Jin, Tomoyasu Nishizawa, Yong Guo, Akito Nishizawa, Ho-Dong Park, Hajime Kato, Kiyomi Tsuji, Ken-ichi Harada
  • Journal Title: Microbiol. Res. Announc. Volume: 7 Issue: 9
  • DOI: 10.1128/mra.00898-18
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Microbial Degradation of Amino Acid-Containing Compounds Using the Microcystin-Degrading Bacterial Strain B-9 (2018)
  • Author(s): Jin Haiyan、Hiraoka Yoshiko、Okuma Yurie、Hashimoto Elisabete、Kurita Miki、Anas Andrea、Uemura Hitoshi、Tsuji Kiyomi、Harada Ken-Ichi
  • Journal Title: Marine Drugs Volume: 16 Issue: 2 Pages: 50-50
  • DOI: 10.3390/md16020050
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 淡水由来微生物 B-9 株の機能に関する研究（9）ー新たな加水分解酵素MlrEの機能解明ー (2019)
  • Author(s): 金 海燕、熊澤千晶、植野花耶、Andrea R. J. Anas、辻 清美、原田健一
  • Organizer: 日本薬学会第139年会（千葉）
• [Presentation] 淡水由来微生物B-9株の機能解明に関する研究（10）－Microcystin分解性細菌B-9株の全ゲノムの解析－ (2019)
  • Author(s): 金 海燕、西澤智康、郭 勇、西澤明人、朴 東虎、加藤 創、辻 清美、原田健一
  • Organizer: 日本薬学会第139年会（千葉）
• [Presentation] Investigation of an additional protease in B-9 strain collected from freshwater using LC/MS (2018)
  • Author(s): Kaya Ueno, Haiyan Jin, Yosuga Kokubo, Kotomi Kawashima, Rina Hirayanagi, Andrea R.J. Anas, Kiyomi Tsuji, Susumu Y. Imanishi, Ken-ichi Harada
  • Organizer: 66th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics (San Diego, USA)
• [Presentation] 淡水由来微生物B-9株の機能に関する研究―アミノ酸トランスポーターの存在 (2018)
  • Author(s): 金 海燕、平柳里奈、川島湖都美、Anadrea R. J. Anas、辻 清美、原田健一
  • Organizer: 第13回化学生態学研究会（函館）
• [Presentation] LC-MS/MSを用いた淡水由来微生物B-9株の機能に関する研究 -アミノ酸トランスポーターの存在- (2018)
  • Author(s): 金 海燕、小久保縁、植野花耶、Andrea R. J. Anas、辻 清美、原田健一
  • Organizer: 第43回日本医用マススペクトル学会年会（札幌）
• [Presentation] Microcystin分解性細菌B-9株の全ゲノムの解析 (2018)
  • Author(s): 金 海燕、西澤智康、郭 勇、西澤明人、朴 虎東、加藤 創、辻 清美、原田健一
  • Organizer: 、日本陸水学会第83回大会（岡山）
• [Presentation] 淡水由来微生物B-9株の機能解明に関する研究（8） －アミノ酸トランスポーターの存在－ (2018)
  • Author(s): 金 海燕,平柳里奈、川島湖都美、Andrea R. J. ANAS、辻 清美、原田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] 淡水由来微生物B-9株の機能解明に関する研究(6)～加水分解における多様性～ (2017)
  • Author(s): 金 海燕、平岡 佳子、 宮地 淳、 Andrea R. J. ANAS、辻 清美、原田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第137年会（仙台）
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] 淡水由来微生物 B-9 株の機能に関する研究（7）～新たな加水分解酵素存在の追究～ (2017)
  • Author(s): 金 海燕、川島 湖都美、 平柳 里奈、 Andrea R. J. ANAS、 辻 清美、 原田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第137年会（仙台）
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] Microcystin分解性微生物B-9株によるアミノ酸取り込み能に関する検討 (2017)
  • Author(s): 加藤 創、富澤 優美香、落合 美伽、藤村 務、原田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第137年会（仙台）
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] Microcystin分解性細菌B－9株における新たな加水分解酵素MlrE およびアミノ酸輸送担体 (2017)
  • Author(s): 金 海燕、平柳 里奈、川島 湖都美、Andrea R. J. ANAS、辻 清美、原田 健一
  • Organizer: 第82回日本陸水学会 仙北市田沢湖大会
• [Presentation] LC/MSを用いた淡水由来微生物B-9 株の機能に関する研究 ~ 新たな加水分解酵素の存在 ~ (2017)
  • Author(s): 原田健一、金海燕、川島湖都美、平柳里奈、Andrea R. J. ANAS、辻 清美
  • Organizer: 第４２回日本医用マススペクトル学会
• [Presentation] 湖沼生態系におけるMicrocystin分解性細菌B-9株の生存意義 (2016)
  • Author(s): 金 海燕、平岡 佳子、宮地 淳、Andrea R. J. ANAS、辻 清美、原田 健一
  • Organizer: 日本陸水学会第81回大会（那覇）
  • Place of Presentation: 那覇・沖縄
  • Year and Date: 2016-11-04
• [Presentation] 淡水由来微生物 B-9 株の機能解明に関する研究―新たな加水分解酵素の発見― (2016)
  • Author(s): 金 海燕、平岡 佳子、宮地 淳、Anadrea R. J. ANAS、辻 清美、原田 健一
  • Organizer: 第11回化学生態学研究会（函館）
  • Place of Presentation: 函館・北海道
  • Year and Date: 2016-07-01