先端ゲノム・トランスクリプトーム解析技術を用いた環境微生物の共生原理の解明

• 研究領域: マトリョーシカ型進化原理
• 研究課題/領域番号: 23117003
• 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: 生物系
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 守屋 繁春 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (00321828)
• 研究分担者: 大熊 盛也 理化学研究所, バイオリソースセンター, 室長 (10270597) ; 本郷 裕一 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (90392117)
• 連携研究者: 木原 久美子 熊本高等専門学校, 生物化学システム工学科, 准教授 (50622916)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 89,700千円 (直接経費: 69,000千円、間接経費: 20,700千円); 2015年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2014年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2013年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2012年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2011年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円)
• キーワード: 共生 / シロアリ共生系 / バイオフィルム / 海洋生物共生系 / メタトランスクリプトーム / シングルセルゲノム / シロアリ / 渦鞭毛藻 / バイオマス / トランスクリプトーム / シングルセル解析 / 全ゲノム増幅 / 生物圏現象 / 進化 / ゲノム / 生態

研究成果の概要

シロアリ共生原生生物の消化共生が糖質か水分解酵素以外のタンパク質を含む系によって駆動されている知見を得た。また、シングルセルゲノム解析によってシロアリ共生原生生物と共生関係にあるバクテリアのホストとの代謝接続点およびゲノムリアレンジメントに関する知見を得た。バイオフィルムを構成する微生物の集団構造や発現遺伝子を解析する新たな手法を開発した。さらに、海洋動物と光合成微生物の共生系において脂質が重要な共生のメディエーターになっている可能性を明らかにした。
以上の成果は共生を駆動する因子がその置かれた環境下によって様々であり、その環境中で欠乏した因子を求めて生物が共生を開始する可能性を示唆している。

研究成果

• [国際共同研究] アマゾナス州立大学/連邦アマゾン大学/国立アマゾン研究所(ブラジル)
• [雑誌論文] Biogeochemical Typing of Paddy Field by a Data-Driven Approach Revealing Sub-Systems within a Complex Environment - A Pipeline to Filtrate, Organize and Frame Massive Dataset from Multi-Omics Analyses (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa DM, Moriya S, Tsuboi Y, Date Y, Prieto-da-Silva AR, Rádis-Baptista G, Yamane T, Kikuchi J.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 10 ページ: e110723-e110723
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0110723
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The GH26 β-mannanase RsMan26H from a symbiotic protist of the termite Reticulitermes speratus is an endo-processive mannobiohydrolase: Heterologous expression and characterization (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsukagoshi H, Nakamura A, Ishida T, Otagiri M, Moriya S, Samejima M, Igarashi K, Kitamoto K, Arioka M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 452 号: 3 ページ: 520-525
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.08.103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural and biochemical analyses of glycoside hydrolase family 26 β-mannanase from a symbiotic protist of the termite Reticulitermes speratus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsukagoshi H, Nakamura A, Ishida T, Touhara KK, Otagiri M, Moriya S, Samejima M, Igarashi K, Fushinobu S, Kitamoto K, Arioka M.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 289 号: 15 ページ: 10843-10852
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.555383
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-cell analyses revealed transfer ranges of IncP-1, IncP-7, and IncP-9 plasmids in a soil bacterial community (2014)
  • 著者名/発表者名: Shintani M, Matsui K, Inoue J, Hosoyama A, Ohji S, Yamazoe A, Nojiri H, Kinbara K, Ohkuma M
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 80 号: 1 ページ: 138-145
  • DOI: 10.1128/aem.02571-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Draft genome sequence of an alkaliphilic and xylanolytic Paenibacillus sp. strain JCM 10914, isolated from the gut of a soil-feeding termite (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M, Yuki M, Oshima K, Suda W, Oshida Y, Kitamura K, Iida T, Hattori M
  • 雑誌名: Genome Announc. 巻: 2 号: 1
  • DOI: 10.1128/genomea.01144-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Bacteroides reticulotermitis Strain JCM 10512T, Isolated from the Gut of a Termite (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki M, Oshima K, Suda W, Sakamoto M, Iida T, Hattori M, *Ohkuma M
  • 雑誌名: Genome Announc 巻: 2 号: 1
  • DOI: 10.1128/genomea.00072-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] メタトランスクリプトーム研究の現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野田悟子、大熊盛也
  • 雑誌名: 実験医学増刊（健康・病気を制御する常在細菌叢のバイオロジー 大野博司、服部正平（編 巻: 32 ページ: 693-698
• [雑誌論文] Bacteroides reticulotermitis sp. nov., isolated from the gut of the subterranean termite (Reticulitermes speratus) (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto M, Ohkuma M
  • 雑誌名: Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 巻: 63 号: Pt_2 ページ: 691-695
  • DOI: 10.1099/ijs.0.040931-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] <i>Sporomusa intestinalis</i> sp. nov., a homoacetogenic bacterium isolated from the gut of a higher termite, <i>Termes comis</i> (Termitinae) (2013)
  • 著者名/発表者名: Hattori S, Hongo Y, Itoh T, Deevong P, Trakulnaleamsai S, Noparatnaraporn N, Kudo T, Ohkuma M
  • 雑誌名: The Journal of General and Applied Microbiology 巻: 59 号: 4 ページ: 321-324
  • DOI: 10.2323/jgam.59.321
  • NAID: 130004449374
  • ISSN: 0022-1260, 1349-8037
  • 査読あり
• [学会発表] シロアリ原生生物由来セルラーゼ活性増幅因子の発現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小田切正人, 岸川昭太郎, 雪真弘, 大熊盛也, 守屋繁春
  • 学会等名: 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 城山観光ホテル (鹿児島県鹿児島市新照院町)
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 地域振興に向けた森林バイオマス利活用の将来技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 守屋繁春
  • 学会等名: 公開シンポジウム 山岳アカデミア 環境変動と地域創生
  • 発表場所: 伊那セミナーハウス 伊那市
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] バイオマスとシロアリ共生原生生物 (2014)
  • 著者名/発表者名: 守屋繁春
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学 仙台
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] シロアリ腸内原生生物に細胞内共生するDesulfovibrio属細菌のゲノム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原宏和、雪 真弘、伊藤武彦、大熊盛也、本郷裕一
  • 学会等名: 第8回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] シロアリ腸内細菌の1細胞解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 雪 真弘、桑原宏和、新谷政己、本郷裕一、大熊盛也
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] シロアリ腸内細菌群集の多様性と進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上潤一、本郷裕一、坂本光央、大島健志朗、服部正平、大熊盛也
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] シロアリ腸内原生生物核内共生細菌の同定と宿主への遺伝子水平伝播 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田一磨、佐藤朋之、桑原宏和、野田悟子、大熊盛也、本郷裕一
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Horizontal gene transfers from bacteria in the glycolitic pathway of termite-gut symbiotic protists (2013)
  • 著者名/発表者名: Meloni D, Inoue J, Ohkuma M
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Study on functional genes of termite-gut flagellate protists through single-cell analyses (2013)
  • 著者名/発表者名: Martinez A, Yuki M, Inoue J, Ohkuma M
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] 環境微生物の代謝産物をシングルセルで観察できるか～ムカシシロアリの腸内原生生物ミクソトリカを例に～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 木原久美子, 中西裕美子, Nathan Lo, 本郷裕一, 福田真嗣, 守屋繁春
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Symbioses between termite-gut cellulolytic flagellates and their associated bacteria
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M
  • 学会等名: 3rd RIKEN-Liverpool Symposium
  • 発表場所: Liverpool, UK
• [学会発表] シロアリ腸内原生生物と細菌の細胞共生機構と進化
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] シロアリ腸内に共生するオキシモナス目原生生物のヒドロゲナーゼの分子生物学的解析
  • 著者名/発表者名: 井上潤一、大熊盛也
  • 学会等名: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] シロアリ腸内共生細菌の1細胞からのゲノム解析
  • 著者名/発表者名: 雪 真弘、桑原宏和、新谷政己、井上潤一、本郷裕一、大熊盛也
  • 学会等名: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Metabolic coordinations between termite-gut cellulolytic flagellates and their endosymbiontic bacteria
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M
  • 学会等名: International Congress of Protistology ICOP XIV
  • 発表場所: Vancouver, Canada
• [学会発表] Single cell analysis of termite-gut bacteria
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M
  • 学会等名: The 13th International Conference on Culture Collections (ICCC13)
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] シロアリ共生微生物群集の代謝機能と共生機構
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: 薮田セミナー「生物コミュニケーション研究の最前線」
  • 発表場所: 浜松
• [学会発表] 1細胞ゲノム解析で明らかにするシロアリ腸内原生生物細胞表面共生菌Rs-N74の機能
  • 著者名/発表者名: 雪 真弘、桑原宏和、新谷政己、本郷裕一、大熊盛也
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] シロアリ共生微生物の遺伝子資源による バイオマス利活用の可能性
  • 著者名/発表者名: 守屋繁春
  • 学会等名: 生物工学会
  • 発表場所: 広島
  • 招待講演
• [学会発表] 先端ゲノム・トランスクリプトーム解析技術を用いた環境微生物の共生原理の解明
  • 著者名/発表者名: 守屋繁春
  • 学会等名: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] シロアリ腸内共生原生生物 Trichonympha agilis のシングルセルトランスクリプトーム解析の速報
  • 著者名/発表者名: 木原久美子, 山田 明徳, 本郷 裕一, 守屋 繁春
  • 学会等名: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Comparative genomics of the nitrogen-fixing endosymbionts of the cellulolytic protists Pseudotrichonympha spp. in the gut of termites
  • 著者名/発表者名: Ajeng K. Pramono, Akinori Yamada, Hirokazu Kuwahara, Yuji Mochizuki, Takako Mabuchi, Osamu Kitade, Nathan Lo, Shigeharu Moriya, Atsushi Toyoda, TakehikoItoh, Moriya Ohkuma, Yuichi Hongoh
  • 学会等名: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Miyazaki