| 研究課題/領域番号 |
21K15024
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分43010:分子生物学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
福山 宥斗 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生命理工学センター), 特任研究員 (70880813)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 微生物代謝 / 一酸化炭素 / 微生物分離 / オミクス解析 / 一酸化炭素酸化菌 / 代謝解析 / エネルギー代謝 / ゲノム解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
一酸化炭素(CO)は還元的な環境である原子地球において普遍的に利用可能なエネルギー基質であり、CO酸化は始原的なエネルギー保存様式と考えられる。しかし、原始地球でもあり得ない高濃度のCO雰囲気下で分されてきた既知のCO酸化菌は、系統的に限られそのエネルギー代謝も理論的に存在が推定される仕組みの一部に限られる。本研究では低濃度のCOを添加した集積培養系より得られた分離株をカタログ化し、比較ゲノム解析により、CO酸化を起点とする始原的かつ多様なエネルギー保存様式を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
原子地球は酸素を含まない還元的な環境であり、一酸化炭素(CO)は原始大気に普遍的に存在すると考えられる。このCOは強い還元力を有する有毒ガスとして知られる一方で、極一部の微生物(CO酸化菌)は現在でもCOをエネルギー・炭素源として利用する代謝系を有す。そのため、好熱嫌気性CO酸化菌は原始地球から現在に至るまで始原的なエネルギー保存様式を保存してきたと期待される。しかし、既知のCO酸化菌の性状解析は限られた系統群の培養株を対象とする研究に留まり、そのエネルギー代謝も理論的に存在が推定される仕組みの一部が明らかとなったに過ぎない。本研究では、CO酸化菌の系統的な偏りの原因は1) 原始地球でもあり得ない高濃度のCO雰囲気下の培養条件、2) 分離源が陸上熱水環境等の特定の環境特性に限定されること、にあると仮説立てた。そこで、低濃度のCOを添加した集積培養系より分離株を獲得し、オミクス解析によりCO酸化を起点とする始原的かつ多様なエネルギー保存様式を明らかにすることを目的とした。本研究では、多様な環境サンプル（深海熱水噴出孔、海底堆積物、陸上熱水堆積物）を播種源として、気相CO10%雰囲気下で100を超える集積培養系を構築した。さらに、これらから新規に12種のCO酸化菌を純化した。この際、CO酸化菌の純度は集積培養系に対する気相分析や16Sアンプリコン解析で確認した。最終年度では、新規に純化したCO酸化菌のゲノム解析を行い、そのゲノム性状を明らかにした。加えて、CO酸化菌に対して安定同位体13Cをトレーサーとするメタボローム解析を実施し、13COや13CO2を増殖基質とした際の代謝解析を通して、CO酸化菌の炭素代謝能とアミノ酸生合成経路を明らかとした。
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