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in vivoゲノム記録法による微生物集団の解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K05762
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分38020:応用微生物学関連
研究機関国立感染症研究所 (2022)
筑波大学 (2019-2021)

研究代表者

安部 公博  国立感染症研究所, 治療薬・ワクチン開発研究センター, 主任研究官 (10748940)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード枯草菌 / バイオフィルム / セリンリコンビナーゼ / DNA組換え / 細胞分化 / serine recombinase / 部位特異的DNA組換え / 胞子形成 / recombinase / autoysin / membrane vesicle / 微生物集団 / 水平伝達 / 膜小胞 / 不均一性
研究開始時の研究の概要

本研究は、枯草菌をモデルとしたbiofilm形成メカニズムの解明を目指し、集団内の菌体ごとの役割分担 (細胞分化)を時系列的に解析する。これを達成するために、bacteriophage由来のserine recombinaseによる部位特異的DNA組換え反応を利用し、個々の菌体における細胞分化の変遷を情報としてゲノムDNA上に記録する技術 ”in vivoゲノム記録法(RIGR法; Recombinase-mediated In vivo Genomic Recording system)”を確立する。

研究成果の概要

多くの細菌は、自然環境中ではバイオフィルムと呼ばれる微生物集団を形成して生活しており、集団内の各々の菌体が役割分担(機能分化)をすることが、バイオフィルムの形態形成や維持に重要であると考えられている。本研究は、枯草菌をモデルとして、バイオフィルム内の個々の細菌の機能分化状態をより詳しく解析できる手法「in vivo ゲノム記録法」の開発を目的とした。本研究の結果、枯草菌の特徴的な形質である、胞子形成細胞及びDNA受容細胞(自然形質転換細胞)へ分化したことをゲノムDNA上に記録・保持する枯草菌株を樹立できた。今後、本手法がバイオフィルムの解析に大きく貢献できると期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は、バイオフィルム中の個々の細菌の分化状態データを各細菌ゲノムDNAを記録媒体として保存する”in vivo ゲノム記録法(RIGR法)"の技術的基盤を確立することである。本手法を用いることで、自然環境中の細菌の暮らしぶりをよりリアルに知ることができ、ヒトと微生物のより良い共生関係の構築に寄与すると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Visualization and characterization of spore morphogenesis in <i>Paenibacillus polymyxa</i> ATCC395642022

    • 著者名/発表者名
      Abe Kimihiro、Kato Hiroko、Hasegawa Yuta、Yamamoto Tatsuya、Nomura Nobuhiko、Obana Nozomu
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 68 号: 2 ページ: 79-86

    • DOI

      10.2323/jgam.2021.10.006

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Membrane Vesicles Derived From Clostridium botulinum and Related Clostridial Species Induce Innate Immune Responses via MyD88/TRIF Signaling in vitro2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Nobuhide、Abe Kimihiro、Akagi Sachiyo、Kitamura Mayu、Shiraishi Yoshitake、Yamaguchi Aki、Yutani Masahiro、Amatsu Sho、Matsumura Takuhiro、Nomura Nobuhiko、Ozaki Noriyuki、Obana Nozomu、Fujinaga Yukako
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 13 ページ: 720308-720308

    • DOI

      10.3389/fmicb.2022.720308

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Autolysis‐mediated membrane vesicle formation in Bacillus subtilis2021

    • 著者名/発表者名
      Abe Kimihiro、Toyofuku Masanori、Nomura Nobuhiko、Obana Nozomu
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: - 号: 5 ページ: 2632-2647

    • DOI

      10.1111/1462-2920.15502

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extreme C‐terminal element of SprA serine integrase is a potential component of the “molecular toggle switch” which controls the recombination and its directionality2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Kimihiro、Takahashi Takumi、Sato Tsutomu
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology

      巻: - 号: 6 ページ: 1110-1121

    • DOI

      10.1111/mmi.14654

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biofilms: Hot spots of horizontal gene transfer (HGT) in aquatic environments, with a focus on a new HGT mechanism2020

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Abe, Nobuhiko Nomura, Satoru Suzuki
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Ecology

      巻: 96(5) 号: 5

    • DOI

      10.1093/femsec/fiaa031

    • NAID

      120007165469

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compatibility of site-specific recombination (SSR) units between mobile genetic elements2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Suzuki, Miki Yoshikawa, Daisuke Imamura, Kimihiro Abe, Patrick Eichenberger, Tsutomu Sato
    • 雑誌名

      iSciece

      巻: 23(1) 号: 1 ページ: 100805-100805

    • DOI

      10.1016/j.isci.2019.100805

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Expansion of the spore surface polysaccharide layer in Bacillus subtilis by deletion of genes encoding glycosyltransferases and glucose modification enzymes2019

    • 著者名/発表者名
      Bentley Shuster, Mark Khemmani, Yusei Nakaya, Gudrun Holland, Keito Iwamoto, Kimihiro Abe, Daisuke Imamura, Nina Maryn, Adam Driks, Tsutomu Sato, Patrick Eichenberger
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology

      巻: 201(19) 号: 19

    • DOI

      10.1128/jb.00321-19

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bacillus subtilis YlxR, Which Is Involved in Glucose-Responsive Metabolic Changes, Regulates Expression of tsaD for Protein Quality Control of Pyruvate Dehydrogenase2019

    • 著者名/発表者名
      Ogura M, Sato T, Abe K
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 10 ページ: 923-923

    • DOI

      10.3389/fmicb.2019.00923

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Contributions of crust proteins to spore surface properties in Bacillus subtilis2019

    • 著者名/発表者名
      Bentley Shuster, Mark Khemmani, Kimihiro Abe, Xiaoyu Huang, Yusei Nakaya, Nina Maryn, Sally Buttar, Adriana Gonzalez, Adam Driks, Tsutomu Sato, Patrick Eichenberger
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology

      巻: 111(3) 号: 3 ページ: 825-843

    • DOI

      10.1111/mmi.14194

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 有胞子細菌における遺伝子再編成2023

    • 著者名/発表者名
      安部 公博、佐藤 勉
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 枯草菌における膜小胞生産機構2022

    • 著者名/発表者名
      安部公博、豊福雅典、野村暢彦、尾花望
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2022年度 京都大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 枯草菌における膜小胞生産機構2021

    • 著者名/発表者名
      安部公博、豊福雅典、野村暢彦、尾花望
    • 学会等名
      JST ERATO 野村集団微生物制御プロジェクト 終了シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Spo0A-dependent membrane vesicle production in Bacillus subtilis2021

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Abe, Masanori Toyofuku, Nobuhiko Nomura, Nozomu Obana
    • 学会等名
      EMBO Workshop 2021 Bacterial membrane vesicles: Biogenesis, functions and medical applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 枯草菌における胞子形成期特異的遺伝子再編成の分子メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      安部公博、高橋匠、高松拓夫、佐藤勉
    • 学会等名
      第8回 ファージ研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Paenibacillus polymyxaの胞子形成2021

    • 著者名/発表者名
      安部公博、加藤寛子、長谷川優太、山本達也、野村暢彦、尾花望
    • 学会等名
      2021年度 グラム陽性菌ゲノム機能会議
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 枯草菌におけるSpo0A依存的なmembrane vesicle生産2021

    • 著者名/発表者名
      安部公博、豊福雅典、野村暢彦、尾花望
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2021年度 仙台大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 枯草菌のメンブレンベシクル産生2020

    • 著者名/発表者名
      安部公博、豊福雅典、野村暢彦、尾花望
    • 学会等名
      2020年度 グラム陽性菌ゲノム機能会議
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 枯草菌におけるSPo0Aを介したメンブレンベシクル生産2020

    • 著者名/発表者名
      安部公博,尾花望,豊福雅典,野村暢彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ストレス環境下における枯草菌のmembrane vesicle生産2019

    • 著者名/発表者名
      安部公博,尾花望,豊福雅典,野村暢彦
    • 学会等名
      グラム陽性菌ゲノム機能会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Environmental stress-induced membrane vesicle formation in Bacillus subtilis2019

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Abe, Nozomu Obana, Masanori Toyofuku, Nobuhiko Nomura
    • 学会等名
      20th International Conference on Bacilli and Gram-Positive Bacteria
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 枯草菌におけるメンブレンベシクルの生産機構2019

    • 著者名/発表者名
      安部公博,尾花望,豊福雅典,野村暢彦
    • 学会等名
      第92回日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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