酸耐性と選択的透過性を両立する生物由来シリカ膜の解析とin vitroでの再現

• 研究課題/領域番号: 16K14888
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 池田 丈 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (10505754)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 細菌 / 胞子 / ケイ素 / 応用微生物

研究成果の概要

一部のBacillus属細菌はケイ酸を細胞内に取り込み、その重合体であるシリカを胞子殻上に蓄積する。形成されたシリカ層は酸に対する防壁として機能する一方で、発芽誘起物質の少なくとも一部を透過すると考えられた。これらの機能を両立しているメカニズムを解明するために、胞子よりシリカ層を単離し、その内部に存在する有機物を抽出した。質量分析の結果、本物質は多数のアミノ基を有するポリマーであることが判明した。本ポリマーを合成できない遺伝子破壊株を作製したところ、シリカ層の微細構造がわずかながら野生株と異なる様子が観察された。このことから、本ポリマーがシリカ層の性質に影響を与えている可能性が示唆された。

研究成果

• [学会発表] 中温性グラム陽性細菌Bacillus cereusは胞子表面に無機固体であるシリカを形成し、その内部には長鎖ポリアミンが存在する (2018)
  • 著者名/発表者名: 池田 丈, 中川 美樹, 山本 光士郎, 廣田 隆一, 黒田 章夫
  • 学会等名: 日本ポリアミン学会第9回年会
• [学会発表] Bacillus属細菌が形成するシリカ内部に含まれる長鎖ポリアミンの発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中川 美樹, 田中 達也, 池田 丈, 廣田 隆一, 黒田 章夫
  • 学会等名: 第69回日本生物工学会大会
• [学会発表] Discovery of long-chain polyamines (LCPAs) in a silica layer of the gram-positive, spore-forming bacterium Bacillus cereus (2017)
  • 著者名/発表者名: Miki Nakagawa, Takeshi Ikeda, Tatsuya Tanaka, Kohjiro Yamamoto, Ryuichi Hirota, Akio Kuroda
  • 学会等名: BiominXIV/14th International Symposium on biomineralization
  • 国際学会
• [学会発表] Bacillus属細菌のシリカ蓄積メカニズムの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池田 丈, 田中 達也, 中川 美樹, 本村 圭, 廣田 隆一, 黒田 章夫
  • 学会等名: 第68回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場・ANAクラウンプラザホテル富山
  • 年月日: 2016-09-28