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細菌による膜小胞分泌機構の解明と膜小胞を基盤とした異種タンパク質生産への応用

Research Project

Project/Area Number 18J13035
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

横山 文秋  京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords膜小胞 / メンブレンベシクル / バイオフィルム
Outline of Annual Research Achievements

グラム陰性細菌である Shewanella vesiculosa HM13が分泌する膜小胞から同定され、センサータンパク質と推定される HM1275 に着目し、本タンパク質を介した膜小胞生産制御機構について研究を進めた。
リシン添加条件において野生株の膜小胞生産量が HM1275 欠損株に対して増加していたことから、本タンパク質のシグナル分子としてリシンに着目した。リシン濃度に応じた膜小胞生産量の増加率が野生株と比較して欠損株では緩やかであった。緑膿菌のバイオフィルム分散関連タンパク質と相同性を有している本タンパク質は類似の機能を有するのではないかと考え実験を行なった。経時的なバイオフィルム形成量を野生株と欠損株とで比較すると、野生株でのみ有意な減少が見られた。また、リシン添加条件において欠損株に対して野生株では有意なバイオフィルム形成量の減少が見られた。さらに欠損株ではバイオフィルム中の死細胞の割合が上昇していた。標識した膜小胞を用いてバイオフィルムへの取り込みを評価した。バイオフィルムと考えられる細胞集団の周囲に膜小胞に由来する標識が観察されたことから、膜小胞はバイオフィルムに取り込まれていると考えられた。
以上より、推定センサータンパク質 HM1275 が培地中のリシン濃度を感知し、膜小胞生産およびバイオフィルム分散を誘導することを明らかにした。本タンパク質がこれら二種類の反応を制御することから、これらの反応には関連性があるのではないかと考えられる。一例として、リシン濃度を感知した細胞によって分泌された膜小胞に内包された HM1275 がバイオフィルム中の他の細胞に届けられることによってセンサー機能を付与し、集団としての細胞死を回避するためにバイオフィルム分散を誘導しているのではないかと考えている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019 2018

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Presentation] Regulation of Vesiculation and Biofilm Dispersion of Shewanella vesiculosa HM13 by a Sensor Protein in Response to Extracellular Environment2020

    • Author(s)
      Fumiaki Yokoyama, Tomoya Imai, Jun Kawamoto, Takuya Ogawa, Tatsuo Kuriahra
    • Organizer
      3rd Bacterial Cell Biology Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細菌のセンサータンパク質によるベシクル生産とバイオフィルム分散の誘導2020

    • Author(s)
      横山 文秋、川本 純、今井 友也、小川 拓哉、栗原 達夫
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of a protein that presumably controls bacterial vesiculation in response to the extracellular environments2019

    • Author(s)
      Fumiaki Yokoyama, Jun Kawamoto, Chen Chen, Tomoya Imai, Tatsuo Kuriahra
    • Organizer
      Annual Meeting of International Society for Extracellular Vesicles 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バイオフィルム分散に関与するセンサータンパク質のホモログを介した 細菌ベシクル生産制御2019

    • Author(s)
      横山 文秋、川本 純、今井 友也、小川 拓哉、栗原 達夫
    • Organizer
      第66回日本生化学会近畿支部例会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] バイオフィルム分散関連タンパク質 BdlA ホモログの細菌ベシクル中からの同定2019

    • Author(s)
      横山 文秋、川本 純、今井 友也、小川 拓哉、栗原 達夫
    • Organizer
      第33 回バイオフィルム学会学術集会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 低温菌 Shewanella vesiculosa HM13 のセンサータンパク質による ベシクル生産およびバイオフィルム分散の制御2019

    • Author(s)
      横山 文秋、川本 純、今井 友也、小川 拓哉、栗原 達夫
    • Organizer
      極限環境生物学会2019年度(第20回)年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞外環境に応答した推定センサータンパク質を介する細菌のベシクル生産制御2019

    • Author(s)
      横山 文秋、川本 純、陳 晨、今井 友也、栗原 達夫
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Methyl-Accepting Chemotaxis Protein is Related to Vesicle Production in a Poor Nutrient Environment2018

    • Author(s)
      Fumiaki Yokoyama, Jun Kawamoto, Chen Chen, Tomoya Imai, Tatsuo Kuriahra
    • Organizer
      Extremophiles2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 貧栄養条件下における細菌細胞外ベシクル生産に関わるメチル受容走化性タンパク質ホモログの同定2018

    • Author(s)
      横山 文秋、川本 純、陳 晨、今井 友也、栗原 達夫
    • Organizer
      第91回日本生化学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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