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遺伝子の再編成によるバイオマグネットと有用物質の同時生産細菌の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H02421
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関東京農工大学

研究代表者

松永 是  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (10134834)

研究分担者 新垣 篤史  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10367154)
研究協力者 田中 祐圭  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
26,910千円 (直接経費: 20,700千円、間接経費: 6,210千円)
2018年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2017年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2016年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
キーワード応用微生物 / ゲノム / 組織・細胞 / 生体機能利用 / バイオテクノロジー / 合成生物 / 物質生産 / ナノ材料 / 遺伝子
研究成果の概要

磁性細菌は、細胞内に鉄イオンを取り込み結晶化することで、酸化鉄から成る磁気微粒子を合成する。本研究では、磁性細菌の磁気微粒子合成関連遺伝子群を利用し、世界に先駆けて磁気微粒子と物質生産能を持つ細菌の構築を行った。磁性細菌の磁気微粒子合成に関わる必要最低限の遺伝子群を抽出し、これを再編成し、ホスト細菌株に導入することで、磁気微粒子合成能と物質生産能の制御された新規細菌株の創製を行った。具体的には、下記の成果を得た。(1)磁気微粒子合成関連遺伝子群を最小化した磁性細菌株を構築した。(2)磁気微粒子合成に最適なホスト株の選出を行った。(3)ホスト株での磁気微粒子と有用物質の同時生産を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、微生物を用いて磁気微粒子の合成と有用物質生産が同時生産可能であることを示した。また、磁気微粒子合成に関わる遺伝子群を再編成することで、形態や組成の制御された磁気微粒子の合成や異種細菌における磁気微粒子合成の可能性を示した。本研究成果は、微生物を用いた効率的物質生産と磁気的な微生物回収技術としての利用が考えられ、産業利用微生物の応用範囲の拡大に繋がる成果である。また、本研究では、当初予想できなかった新しい遺伝子組換えの現象を見出した。分子生物学、ゲノム科学、合成生物学などの関連学術分野に波及効果のある研究成果であると考えている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 12件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Biosynthesis of Thermoresponsive Magnetic Nanoparticles by Magnetosome Display System2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Yoshino, Takumi Shimada, Yasuhito Ito, Toru Honda, Yoshiaki Maeda, Tadashi Matsunaga, Tsuyoshi Tanaka
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 29 号: 5 ページ: 1756-1762

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.8b00195

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Tubulation of Liposome Containing Cardiolipin by MamY Protein from Magnetotactic Bacteria2018

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Tanaka, Thanawat Suwatthanarak, Atsushi Arakaki, Benjamin R. G. Johnson, Stephen D. Evans, Mina Okochi, Sarah S. Staniland, Tadashi Matsunaga
    • 雑誌名

      Biotechnology Journal

      巻: 13 号: 12

    • DOI

      10.1002/biot.201800087

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Production of omega 3 fatty acids in marine cyanobacterium Synechococcus sp strain NKBG 15041c via genetic engineering2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Yoshino, Natsumi Kakunaka, Yue Liang, Yasuhito Ito, Yoshiaki Maeda, Tatsuhiro Nomaguchi, Tadashi Matsunaga, Tsuyoshi Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol.

      巻: 101 号: 18 ページ: 6899-6905

    • DOI

      10.1007/s00253-017-8407-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative and time-course analysis of microbial degradation of 1H,1H,2H,2H,8H,8H-perfluorododecanol in activated sludge2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Arakaki, Shintaro Nakata, Takahito Tokuhisa, Yuta Ogawa, Katsuhiko Sato, Takehiro Sonoi, Stuart P Donachie, Tadashi Matsunaga
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol.

      巻: 101 号: 22 ページ: 8259-8266

    • DOI

      10.1007/s00253-017-8538-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Core Amino Acid Residues in the Morphology-Regulating Protein, Mms6, for Intracellular Magnetite Biomineralization2016

    • 著者名/発表者名
      Ayana Yamagishi, Kaori Narumiya, Masayoshi Tanaka, Tadashi Matsunaga, Atsushi Arakaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 35670-35670

    • DOI

      10.1038/srep35670

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Control of Magnetite Nanocrystal Morphology in Magnetotactic Bacteria by Regulation of mms7 Gene Expression2016

    • 著者名/発表者名
      Ayana Yamagishi, Masayoshi Tanaka, Jos J. M. Lenders, Jarla Thiesbrummel, Nico A. J. M. Sommerdijk, Tadashi Matsunaga, Atsushi Arakaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 29785-29785

    • DOI

      10.1038/srep29785

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative Subcellular Localization Analysis of Magnetosome Proteins Reveals a Unique Localization Behavior of Mms6 Protein onto Magnetite Crystals2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Arakaki, Daiki Kikuchi, Masayoshi Tanaka, Ayana Yamagishi, Takuto Yoda, Tadashi Matsunaga
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology

      巻: 198 号: 20 ページ: 2794-2802

    • DOI

      10.1128/jb.00280-16

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Biomagnetic Recovery of Selenium: Bioaccumulating of Selenium Granules in Magnetotactic Bacteria2016

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Tanaka, William Knowles, Rosemary Brown, Nicole Hondow, Atsushi Arakaki, Stephen Baldwin, Sarah Staniland, Tadashi Matsunaga
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 82 号: 13 ページ: 3886-3891

    • DOI

      10.1128/aem.00508-16

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Reconstruction of magnetosome formation ability in non-magnetic mutant of Magnetospirillum magneticum AMB-12018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Arakaki, Tadashi Matsunaga
    • 学会等名
      The 6th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bioengineering of magnetic nanoparticles produced by Magnetospirillum magneticum AMB-1 for extensive applications2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka, Tadashi Matsunaga
    • 学会等名
      The 6th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Iron uptake and magnetosome formation abilities in MAI deletion mutant and genetically modified strain carrying multiple sets of MAI genes2018

    • 著者名/発表者名
      Takuto Yoda, Masayoshi Tanaka, Tadashi Matsunaga, Atsushi Arakaki
    • 学会等名
      The 6th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional expression of transmembrane receptors on magnetic nanoparticles through a magnetosome-display system2018

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Tayama, Yasuhiro Sugammata, Shuhei Ota, Yasuhito Ito, Tsuyoshi Tanaka, Tadashi Matsunaga, Tomoko Yoshino
    • 学会等名
      The 6th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modification of phospholipids composition of magnetosomes by employing phosphatidylcholine synthase in magnetotactic bacteria2018

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Fujimoto, Shuhei Ota, Yasuhito Ito, Tsuyoshi Tanaka, Tadashi Matsunaga, Tomoko Yoshino
    • 学会等名
      The 6th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adsorption study of Mms6 and Mms7 to iron oxide magnetic nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Arai, Wataru Yoshimura, Satoshi Murata, Tadashi Matsunaga, Atsushi Arakaki
    • 学会等名
      The 6th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 弾丸状磁気微粒子合成機構の解析に向けた長鎖DNAの合成2018

    • 著者名/発表者名
      篠原奈々美、松永是、新垣篤史
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生物の作るナノ磁気コンパス ―ミクロな生物の謎を解く―2017

    • 著者名/発表者名
      松永 是
    • 学会等名
      第312回サイエンスカフェ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of magnetite biomineralization in magnetotactic bacteria toward designed synthesis of magnetic nanomaterials2017

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Matsunaga, Atsushi Arakaki
    • 学会等名
      12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology including Glass & Optical Materials Division Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A genome-based approach toward designed synthesis of magnetite nanoparticles in bacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Arakaki, Takuto Yoda, Mina Maruyama, Ayana Yamagishi, Tadashi Matsunaga
    • 学会等名
      14th International Symposium on Biomineralization
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of nanomagnetite particle production in magnetotactic bacteria by introducing multiple sets of magnetite synthesis genes in the genome2017

    • 著者名/発表者名
      Takuto Yoda, Mina Maruyama, Tadashi Matsunaga, Atsushi Arakaki
    • 学会等名
      14th International Symposium on Biomineralization
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁性細菌ゲノムの改変による磁気微粒子合成プロセスの制御2017

    • 著者名/発表者名
      新垣 篤史、依田 卓東、丸山 実菜、松永 是
    • 学会等名
      第20回バイオテクノロジー部会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Unique Localization Behavior of Mms6 Protein During Magnetite Formation2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Arakaki, Ayana Yamagishi, Masayoshi Tanaka, Tadashi Matsunaga
    • 学会等名
      5th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 発表場所
      The Vacanceil Resort, Marseille, France
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genetically Functionalized Magnetosomes for Biotechnological Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Arakaki, Tomoko Yoshino, Tadashi Matsunaga
    • 学会等名
      5th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 発表場所
      The Vacanceil Resort, Marseille, France
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ磁石の形態デザインに向けた磁性細菌のバイオミネラリゼーションテクノロジー2016

    • 著者名/発表者名
      新垣篤史
    • 学会等名
      第18回マリンバイオテクノロジー学会
    • 発表場所
      北海道大学函館キャンパス、函館市、北海道
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Understanding of bacterial magnetite formation toward designed synthesis of magnetic nanocrystals2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Arakaki, Ayana Yamagishi, Tadashi Matsunaga
    • 学会等名
      2016 MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      Phoenix Convention Center, Phoenix, Arizona, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Biological Magnetic Materials and Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Matsunaga, Tsuyoshi Tanaka, David Kisailus
    • 総ページ数
      199
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811080685
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 東京農工大学 生命分子工学・海洋生命工学研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~biomol/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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