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内在性ファージが司る細菌の細胞分化

研究課題

研究課題/領域番号 19K22411
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関筑波大学

研究代表者

豊福 雅典  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (30644827)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードプロファージ / 細菌 / 形態分化 / 細胞壁 / スフェロプラスト / エンドリシン
研究開始時の研究の概要

本研究では内在性ファージの働きによって細菌集団中に一定の割合で出現する、細胞壁を失った細菌を解析する。細胞壁を失った細菌は通常細菌とは明らかに異質であり、これまでに想定されてきた細菌の形質の範囲を大きく押し広げることが予想される。さらには、物質生産等、細菌を利用した産業に画期的な知見を提供する可能性がある。

研究成果の概要

ゲノムにプロファージを保持している細菌では、集団全体の1%程度の割合で細胞壁を失った細菌が出現することを我々は見出した。細菌は細胞壁を失うと、通常の細菌とは大きく異なる性質を発揮することが考えられるが、これまでに検証されてこなかった。本申請課題では、細胞壁を失った細菌の基礎的性状を明らかにすることを目的とした。細胞壁を失った細菌の出現頻度は低いため、培養条件の最適化を行い、全体の90%近くの細胞が細胞壁を失って生存する培養系を構築した。このような細胞はグラム陰性菌とグラム陽性菌の両者で出現することも明らかにし、解析の結果、一種の休眠状態になっていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞壁を失った細胞は通常の細胞とその性質が大きく異なることが予測されるが、そのような細胞が自然界に存在し、何らかの役割を果たしているとはこれまでにほとんど考えられてこなかった。本成果によって細胞壁を失った細胞がグラム陰性菌および陽性菌のモデル細菌で出現することが明らかとなり、多くの細菌が環境に応じて一種の形態分化を行うことが示唆された点で学術的な意義がある。さらに、細菌を失った細菌はある種の抗生物質への耐性も示しており、微生物制御新たな観点もたらす。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 11件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Phage Genes Induce Quorum Sensing Signal Release through Membrane Vesicle Formation2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Marina、Yamamoto Tatsuya、Nagakubo Toshiki、Morinaga Kana、Obana Nozomu、Nomura Nobuhiko、Toyofuku Masanori
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 37 号: 1 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME21067

    • NAID

      130008144944

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 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
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mycolic acid-containing bacteria trigger distinct types of membrane vesicles through different routes2021

    • 著者名/発表者名
      Nagakubo Toshiki、Tahara Yuhei O.、Miyata Makoto、Nomura Nobuhiko、Toyofuku Masanori
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 1 ページ: 102015-102015

    • DOI

      10.1016/j.isci.2020.102015

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Involvement of membrane vesicles in long‐chain‐ AHL delivery in Paracoccus species2020

    • 著者名/発表者名
      Morinaga Kana、Nagakubo Toshiki、Nomura Nobuhiko、Toyofuku Masanori
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology Reports

      巻: 12 号: 3 ページ: 355-360

    • DOI

      10.1111/1758-2229.12843

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peculiarities of biofilm formation by Paracoccus denitrificans and associated factors2020

    • 著者名/発表者名
      Morinaga K, Yoshida K, Takahashi K, Nomura N, Toyofuku M
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 104 号: 6 ページ: 2427-2433

    • DOI

      10.1007/s00253-020-10400-w

    • 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] Cracking open bacterial membrane vesicles2020

    • 著者名/発表者名
      Nagakubo T, Nomura N, Toyofuku M.
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 10 ページ: 3026-3026

    • DOI

      10.3389/fmicb.2019.03026

    • NAID

      120007132782

    • 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] Polyfunctional nanofibril appendages mediate attachment, filamentation, and filament adaptability in Leptothrix cholodnii2019

    • 著者名/発表者名
      Kunoh T, Morinaga K, Sugimoto S, Miyazaki S, Toyofuku M, Iwasaki K, Nomura N, Utada AS
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 14 号: 5 ページ: 5288-5297

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b04663

    • NAID

      120007132616

    • 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
  • [学会発表] Applying single cell imaging to understand bacterial membrane vesicle transport2022

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イメージングで捉える細菌の細胞外膜小胞輸送2022

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      第95回 細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 球状になる緑膿菌の亜集団細胞の解析2022

    • 著者名/発表者名
      原田 潤、兼松周作、野村暢彦、豊福雅典
    • 学会等名
      第56回緑膿菌感染症研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 緑膿菌細胞集団中の一部で出現する球状細胞の解析2022

    • 著者名/発表者名
      原田 潤、兼松周作、野村暢彦、豊福雅典
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Bacterial Interactions Through Membrane Vesicles2021

    • 著者名/発表者名
      Masanori Toyofuku
    • 学会等名
      FEMS-ASM World Microbe Forum
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bacterial communication through MVs2021

    • 著者名/発表者名
      Masanori Toyofuku
    • 学会等名
      EMBO workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 膜小胞を介した細菌間コミュニケーションの研究2021

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      日本微生物学連盟 野本賞 受賞講演
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bacterial Trafficking of Biomolecules Through Membrane Vesicles2021

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      Annual meeting of electrokinetic society Japan
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] メンブレンベシクル形成機構の多様性と普遍性2021

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌における多様なMV形成機構2020

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MV形成機構におけるパラダイムシフトとその応用2020

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      第93回日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 緑膿菌細胞集団中に出現するスフェロプラスト様細胞の解析2020

    • 著者名/発表者名
      兼松周作、野村暢彦、豊福雅典
    • 学会等名
      生化学若い研究者の会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌の生き様を捉える2020

    • 著者名/発表者名
      豊福雅典
    • 学会等名
      生化学若い研究者の会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      https://sites.google.com/alumni.tsukuba.ac.jp/masatoyofuku/home

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 研究者総覧

    • URL

      https://trios.tsukuba.ac.jp/researcher/0000003299

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      http://www.envr.tsukuba.ac.jp/~microbio/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-07-04   更新日: 2023-01-30  

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