| 研究課題/領域番号 |
19H02270
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22060:土木環境システム関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
飛野 智宏 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90624916)
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| 研究分担者 |
中島 典之 東京大学, 環境安全研究センター, 教授 (30292890)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | クオラムセンシング / 活性汚泥 / アシルホモセリンラクトン / 高分解能質量分析 / 複合微生物系 / 精密質量分析 / 微生物群集組成 / シグナローム / ノンターゲット分析 / 遺伝子発現解析 / 質量分析 / 選択的メタゲノム / 遺伝子発現 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、シグナル物質を介した微生物細胞間情報伝達機構（クオラムセンシング）が、生物学的下廃水処理プロセスである活性汚泥法の中で機能しており、処理性能に影響することが報告されてきている。しかし、そもそも活性汚泥内にどのようなシグナル物質が存在し、それらがどのように系内の微生物機能に影響しているのか、といった基本的メカニズムの解明がなされていない。本研究は、活性汚泥内における微生物細胞間シグナル物質の多様性と動態および作用機構を明らかにすることを目的とし、i) 精密質量分析を用いたシグナル物質の分析、ii) クオラムセンシング関連遺伝子の多様性および発現解析、の2つの柱をもって研究を進める。
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| 研究成果の概要 |
下廃水の生物学的処理プロセスである活性汚泥法を対象とし、その中の微生物細胞間情報伝達機構（クオラムセンシング）を解明するための研究を進めた。具体的には、クオラムセンシングで用いられるシグナル物質を、未知のものを含めて幅広く探索するための手法を確立し、実処理場内に存在するシグナル物質の多様性と動態を明らかにした。また、活性汚泥内に存在するシグナル物質合成酵素遺伝子の多様性を明らかとするため、遺伝子キャプチャー法を用いた解析を行い、未報告の多様な遺伝子配列を得るとともに、それらがシグナル物質に応答して発現していることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、活性汚泥内の微生物細胞間相互作用であるクオラムセンシングに着目し、クオラムセンシングで用いられるシグナル物質の検出・探索手法の確立と遺伝子解析を行い、これまで知られていなかったシグナル物質の多様性と動態を明らかにした。活性汚泥法は近代下水処理技術のスタンダードとして世界中で広く普及しているが、その運転制御はもっぱら経験的なノウハウに基づいて行われており、真のポテンシャルを発揮しているとは言い難い。本研究の成果は、活性汚泥内のクオラムセンシング機構の理解とその活用に向けた基礎的知見を提供するものであり、将来の生物学的水処理プロセスの高度化に資するものである。
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