真菌類が硫化カルボニル代謝により気体状硫黄を固定する生理的意義と代謝経路の解明
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19K22327
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
吉田 誠 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30447510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大津 厳生 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (60395655)
片山 葉子 独立行政法人国立文化財機構東京文化財研究所, 保存科学研究センター, 客員研究員 (90165415)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 真菌類 / 硫黄代謝 / 硫化カルボニル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、真菌類における新規な硫黄獲得経路の存在を証明し、その全貌を明らかにする極めて挑戦的な研究である。ごく最近、代表者と分担者の共同研究において、糸状菌が気体状の硫化カルボニル(COS)を出発物質とした新規硫黄獲得経路を有する可能性を見出したことから、我々は「糸状菌には大気中の気体状硫黄化合物を硫黄固定する能力が備わっている」という仮説を立てた。そこで本研究課題では、我々がCOS高分解菌として土壌から単離したTrichoderma sp.THIF08株を用い、網羅的硫黄含有化合物のメタボロミクス、トランスクリプトミクス、遺伝子ターゲティングにより、上記の仮説を3年間の期間内に立証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
真菌類は木材の腐朽や表面汚染など木材製品の商品価値を引き起こすことから、木材を利用する上で、シロアリと並ぶ最も主要な生物劣化の原因である 。したがって、そのような木材劣化を引き起こす真菌類の生理学的な知見を蓄積することは、木材の生物劣化への対策を考える上で極めて重要である。 これまでの木材劣化性真菌類の生理学的研究は、セルロースやリグニン分解などの炭素源の獲得に着目したものが主流であった。その一方で、ミネラル類については、その生理的な重要性にも関わらず、研究例が少ないため、その生理学的な獲得経路や代謝における重要性についての情報は限られている。本研究課題は、生物の必須元素であり、ミネラル類の中でも自然界に比較的豊富に存在する硫黄に焦点を当て、真菌類における全く新規な硫黄獲得経路の存在を証明し、その全貌を明らかにすることを目指ししたものである。すなわち、糸状菌が気体状の硫黄化合物である硫化カルボニル(COS)を出発物質とした硫黄獲得経路を持つという仮説を立証することを目指す。具体的には、我々がCOS高分解菌として土壌から単離したTrichoderma sp.THIF08株を用い、網羅的硫黄含有化合物のメタボロミクス、トランスクリプトミクスなどにより、上記の仮説を3年間の期間内に立証することを目指す。
昨年度は、COSに含有される硫黄元素が糸状菌細胞に取り込まれ、代謝されている可能性が示唆されたが、本年度は、それをうけ、液体培地ではなく、固体培地を利用することで、培地中の水にCOSが溶解することで硫黄が取り込まれるのではなく、気体から直接細胞内にCOSが取り込まれることを見出した。さらに、多様な木材腐朽担子菌でも同様のCOS添加実験を行い、COS代謝系が真菌類に広く分布する能力であることを証明した。さらに、COS代謝の初発反応と考えられる酵素を特定し、COS分解活性を持つことを明らかにした。
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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
本年度は、Trichoderma sp.THIF08株において、COSが実際に菌体内に取り込まれ代謝される際の取り込み経路について、COSが液体に溶解し、そこからとりこまれるのではなく、大気中から直接細胞内に取り込まれている可能性を見出し、さらに、その初発のCOS分解酵素を見出し、機能解析に成功している。Trichoderma sp.THIF08株の酵素の機能解析についてはすでに学術論文として公表されている。以上のように、これまでの研究で、Trichoderma sp.THIF08株がCOSを硫黄源として用いることができること、それが大気中から取り込まれ、分解酵素により変換されることまでを見出しており、また、このCOS代謝系が真菌類に広く分布する特性であることも見出している。したがって、十分に計画が進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、Trichoderma sp.THIF08株の遺伝子網羅的解析の結果に基づき、COS代謝に関わる酵素遺伝子を明らかにするとともに、遺伝子ターゲティングにより、代謝に関連する酵素の詳細な機能を解析することを通じて、Trichoderma sp.THIF08株のCOS代謝の全貌を明らかにする。さらに、その成果を学術論文として投稿する。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
