| 研究課題/領域番号 |
22K19141
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分38:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
加藤 真悟 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 上級研究員 (40554548)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | DPANNアーキア / CPRバクテリア / 絶対外部共生 / 微生物ダークマター / 培養 / メタゲノム / DPANN / CPR / 難培養微生物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原核生物の全系統多様性の15％以上を占めるともいわれるCPRバクテリア群およびDPANNアーキア群は、地球上の至る所に生息するものの、その99%以上の種がまだ実験室で培養できておらず、宿主域も不明であるため、その生理機能や生態学的役割はほとんど未知である。本研究の目的は、 培養に依存せずに未培養性CPR/DPANNの宿主を同定する手法を確立し、その宿主情報に基づいて「CPR/DPANN―宿主」共生体を培養することである。本研究は、謎に包まれたCPR/DPANNの生き様や生態学的役割の理解を深め、大局的には、人間活動に深く関わる地下水などの環境の保全や改善に貢献すると期待される。
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| 研究実績の概要 |
原核生物の全系統多様性の大部分を占めるともいわれるCPRバクテリア群およびDPANNアーキア群は、その99%以上の種がまだ実験室で培養できておらず、宿主域も不明であるため、その生理機能や生態学的役割はほとんど未知である。本研究の目的は、培養に依存せずに未培養性CPR/DPANNの宿主を同定する手法を確立し、その宿主情報に基づいて「CPR/DPANN―宿主」共生体を培養することである。2023年度は、非培養依存のCPR/DPANNの宿主同定法の肝となる1共生体分取顕微装置の開発において、すべてのパーツの調達を完了し完成にこぎつけた。研究代表者が報告したDPANNアーキアの一種 Nanobdella aerobiophila MJ1株とMetallosphaera sedula MJ1HA株の共培養物を対象として、同装置を用いて光ピンセットにより１共生体を任意の場所に移動させ、それをマイクロマニピュレータにより採取するという作業を実際に行えることを確認した。本共培養物のさらなる詳細な電子顕微鏡観察や高温条件下でのライブイメージングを行い、同DPANNアーキアの生活環を提唱するに至った。この成果は、Journal of Bacteriology誌に掲載された。Nanobdellaは、新門Nanobdellotaおよび新界Nanobdellati の基準属として正式に認められた。並行して、従来の培養法により、新規のDPANNアーキアMJ2株と宿主アーキアMJ2HA株の共培養系の確立に成功し、性状解析や形態観察を行い、得られた成果は国内学会にて発表した。国内温泉地1地点のメタゲノム解析を進め、DPANNのゲノムを13個（うち16S rRNA遺伝子を含むゲノムは４個）獲得することに成功した。新たな国内温泉地１地点のサンプリングを実施し、試料の凍結保存を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、本研究計画の肝となる1共生体分取顕微装置の開発において、すべてのパーツの調達を完了し完成にこぎつけ、実際に申請者らが確立したモデル培養系を使って、宿主ーDPANNアーキアの1共生体分取できることを確認した。同DPANNアーキアの詳細解析の成果は、誌上発表した。並行して行っている従来通りの培養法により、新規のDPANNアーキアー宿主の共培養系の確立に成功した。メタゲノム解析による、環境中のDPANNアーキアの16S rRNA遺伝子の決定にも成功した。以上より、本研究課題は、順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度までにメタゲノム解析により得られたDPANNアーキアの16S rRNA遺伝子配列に基づいたFISH法により、採取した温泉試料中のDPANNアーキアを特異的に染色する手法を確立する。完成した1共生体分取顕微装置を用いて、FISH法と合わせて標的の共生体を分取する。シングルセルゲノム解析により、宿主ごと全ゲノムを解読して、宿主の培養条件を推定する。ゲノム情報から推定した培養条件とFISH法で得られた形態情報に基づいて、1共生体分取顕微装置を用いて、集積培養物から標的の１共生体を生きたまま分取する。標的の宿主の純粋培養系を確立し、そこに分取した１共生体を植菌することで、DPANNアーキアと宿主の純粋共培養系の確立を試みる。メタゲノム解析が完了していない試料に関しては、次の標的の選定のためにCPRバクテリア/DPANNアーキアのゲノムの再構築を行う。
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