| Project/Area Number |
22KJ1374
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| Project/Area Number (Other) |
22J40052 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
榎本 元 電気通信大学, 情報理工学研究科, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 細胞極性 / 細胞運動 / シアノバクテリア / 走光性 / バクテリア / 光応答 |
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| Outline of Research at the Start |
バクテリアの細胞はよりよい環境に移動することで、変化する環境に適応することができる。ラン藻は光合成によって生育するバクテリアである。光が生育に必須であることを反映するように、ラン藻は環境の光条件に従って運動のふるまいを精巧に変化させる。本研究では主に顕微鏡 を用いて生きた細胞を観察することにより、ラン藻細胞が光を感知して運動の振る舞いを変化させるのに必要な細胞内における分子のふるまい、および細胞集団における個々の細胞のふるまいを理解することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
バクテリアの細胞はよりよい環境に移動することで、変化する環境に適応することができる。ラン藻(シアノバクテリア)は光合成によって生育するバクテリアである。光が生育に必須であることを反映するように、ラン藻は環境の光条件に従って運動のふるまいを精巧に変化させる。本研究は主に顕微鏡を用いて生きた細胞を観察することにより、ラン藻細胞が光を感知して運動の振る舞いを変化させるのに必要な細胞内における分子の ふるまい、および細胞集団における個々の細胞のふるまいを理解することを目指すものである。本年度はまず、初年度に温泉地（和歌山県の湯ノ峰温泉、奈良県の上湯温泉、北海道の定山渓温泉）で採取した微生物マットサンプルから、それぞれ好熱性ラン藻の単離に成功した。顕微鏡下での走光性運動観察をおこない、三つの種がそれぞれ外部からの指向性をもった光刺激に対して異なる運動をみせることがわかった。遺伝的要因を探るため、ゲノムDNAを単離し、PacBioによる長鎖型次世代シーケンサーをもちいてゲノムDNA解読をおこなった。ラン藻のゲノム進化の専門家であるドイツ・ダルムシュタット工科大学のProf. Marcel Dann研究室に Guest Scientistとして10月頭から3月中旬まで参画した。得られたゲノム配列を共同で解析した結果、従来知られている好熱性ラン藻とは異なるゲノムであること（最も似ていてANI=94.0%）、それぞれが相互に非常に高い相同性（ANI=99.6 or 99.7%）を持ち、かつ全体のゲノム構造がほぼ同じであることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
シアノバクテリアの走光性細胞運動の新たなモデル生物として期待される種を単離できたものの、ゲノム解析の結果からサンプルの混同が疑われることとなった。得られたサンプルを一旦保存し、再び時間のかかる単離プロセスを一から始めて結果を確認する必要性が生じた。またドイツ渡航によってゲノム解析が著しく進展したものの、当初予定していた顕微鏡観察に割ける時間が減少するというデメリットもあった。
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| Strategy for Future Research Activity |
単離した好熱性シアノバクテリアのゲノム解析の結果がもし真であるなら、地理的に離れている温泉生育ラン藻の多様性が非常に限られているという興味深い結果である。しかし、これまでに公開されている温泉生育ラン藻のゲノム情報から考えると、単離プロセスのどこかでサンプルが混ざってしまった可能性が否定できない。今後は冷凍されている、採集されたばかりの未単離サンプルから定山渓温泉に絞って、再びラン藻の単離およびゲノム配列解読をおこなうことで、実験上の事故を防ぎ、研究室に順化しすぎていない新規のモデル生物として細胞運動とバイオフィルム形成について解析を進めていく予定である。
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