ポストコッホ・アーキア学：第３の生命の姿

• 研究領域: 超地球生命体を解き明かすポストコッホ機能生態学
• 研究課題/領域番号: 19H05684
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 跡見 晴幸 京都大学, 工学研究科, 教授 (90243047)
• 研究分担者: 布浦 拓郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生命理工学センター), センター長代理 (60359164)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 135,850千円 (直接経費: 104,500千円、間接経費: 31,350千円); 2023年度: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2022年度: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2021年度: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2020年度: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2019年度: 34,970千円 (直接経費: 26,900千円、間接経費: 8,070千円)
• キーワード: 微生物 / アーキア / 微生物分離 / 微生物機能 / 微生物ゲノム

研究開始時の研究の概要

超地球生命体の持続的成長を維持するためには、微生物の種と機能に裏付けされたポストコッホ機能生態系を理解することが重要である。アーキアは、未だ培養種の数は少なく、その生命機能に関する研究は立ち遅れている。本研究では、アーキアの種と代謝機能の多様性を解明することを目的とする。そのために、多様な環境中から未培養系統群を含むアーキアの単離あるいは集積培養を進め、それらを対象に（メタ）ゲノム解析を行い、配列情報に基づいてアーキアの代謝ポテンシャルを推定する。また増殖特性解析、生化学的解析などを通じて、アーキアの未同定代謝機能およびそれらを支える酵素・代謝経路とその制御機構を解明する。

研究成果の概要

新種の極限環境微生物を単離するとともに、アーキアを対象とし、arginine synthetaseなど新奇生物反応を触媒する酵素、dephospho-CoA kinase, lipoyl synthaseなど新奇構造を有する酵素、non-carboxylating pentose bisphosphate pathway, arginine synthetase pathway, archaeal glycolate pathwayなど新しい代謝経路を解明した。これらの成果により、アーキアにおける代謝の理解に大きく貢献した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アーキアにおける代謝に関して、基盤代謝の多くの不明点を明らかにした。Archaeal glycolate pathwayの発見により、光呼吸経路など2-phosphoglycolateの解毒機構が酸素発生型光合成システムやCBB回路が進化する以前から出現していた可能性を示唆し、従来の認識を覆すものである。またarginine synthetaseはアーキアから同定できたが、その分布はバクテリアや真核生物に及び、生物のアミノ酸代謝の理解に大きく貢献するものである。