ベシクルを介した微生物間ネットワークの解明とそのデザイン方法の創出

• 研究課題/領域番号: 25701012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 環境モデリング・保全修復技術
• 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, 助教 (30644827)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2014年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: ベシクル / 細菌間情報伝達 / 細胞間相互作用 / メンブランベシクル / 細菌間シグナル伝達 / 微生物 / 微生物間相互作用 / 細胞間シグナル伝達 / 応用微生物学 / ナノバイオ / 応用微生物 / 微生物間コミュニケーション / シグナル伝達

研究成果の概要

近年細菌は膜で構成された袋状の構造体, メンブレンベシクル(MV)を細胞外に放出することが明らかとなっている。MVはその内容物を周囲の細胞に受け渡すことができるため，細胞間相互作用において重要な役割を担う。本研究では，MV生産菌を多数同定し，そのMV生産機構，MVの機能，またMVの伝達について解析し，成果を得た。特にMVの新規生産機構を発見した点と細胞間情報伝達への関与を明らかにして新たなモデルを提唱したことが大きな成果である。

研究成果

• [国際共同研究] University of Zurich/ETH(スイス)
• [国際共同研究] HelmholtzZentrum(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Zurich/ETH/Agaroscope(スイス)
• [国際共同研究] シドニー工科大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] HelmholtzZentrum(ドイツ)
• [雑誌論文] Membrane vesicle-mediated bacterial communication (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyofuku M, Morinaga K, Hashimoto Y, Uhl J, Shimamura H, Inaba H, Schmitt-Kopplin P, Eberl L, Nomura N
  • 雑誌名: ISME J. 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1504-1509
  • DOI: 10.1038/ismej.2017.13
  • NAID: 120007129099
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biofilm formation by Paracoccus denitrificans requires a type I secretion system dependent adhesin BapA (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Toyofuku M, Obana N, Nomura N
  • 雑誌名: FEMS Microbiol Lett. 巻: 364 号: 4
  • DOI: 10.1093/femsle/fnx029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the alginate production on cell-to-cell communication in Pseudomonas aeruginosa PAO1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yang J, Toyofuku M, Sakai R, Nomura N
  • 雑誌名: Environ Microbiol Rep. 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 239-249
  • DOI: 10.1111/1758-2229.12521
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Versatile and Rapidly Deployable Device to Enable Spatiotemporal Observations of the Sessile Microbes and Environmental Surfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa T, Usuba R, Obana N, Yokokawa M, Toyofuku M, Suzuki H, Nomura N
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 32 号: 1 ページ: 88-91
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME16161
  • NAID: 130005519591
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 微生物が能動的に産生するメンブランベシクルの生合成と機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾花望, 黒沢正治，豊福雅典, 野村暢彦
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 54 ページ: 812-819
  • NAID: 130006176422
  • 査読あり
• [雑誌論文] メゾスコピック微生物学の夜明け (2016)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典，森永花菜, 野村暢彦
  • 雑誌名: 環境バイオテクノロジー学会誌 巻: 16 ページ: 23-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞破裂を介した細菌のバイオフィルムとベシクル形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典，野村暢彦
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 74 ページ: 420-421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Explosive cell lysis is a novel mechanism for the biogenesis of membrane vesicles and biofilms (2016)
  • 著者名/発表者名: Turnbull L, Toyofuku M, Hynen AL, Kurosawa M, Pessi G, Petty NK, Osvath, Carcamo-Oyarce G, Gloag ES, Shimoni R, Omasits U, Ito S, Yap X, Monahan LG, Cavaliere R, Ahrens CH, Charles IG, Nomura N, Eberl L and Whitchurch CB
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms11220
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The <i>Pseudomonas</i> Quinolone Signal Inhibits Biofilm Development of <i>Streptococcus mutans</i> (2015)
  • 著者名/発表者名: Inaba T, Oura H, Morinaga K, Toyofuku M, Nomura N
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 30 号: 2 ページ: 189-191
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME14140
  • NAID: 130005077992
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacterial membrane vesicles, an overlooked environmental colloid: Biology, environmental perspectives and applications. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masanori Toyofuku, Yosuke Tashiro, Yusuke Hasegawa, Masaharu Kurosawa, Nobuhiko Nomura
  • 雑誌名: Advance in Colloid and Interface Science 巻: 226 ページ: 65-77
  • DOI: 10.1016/j.cis.2015.08.013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Environmental factors that shape biofilm formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toyofuku M, Inaba T, Kiyokawa T, Obana N, Yawata Y, Nomura N.
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 80 号: 1 ページ: 7-12
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1058701
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inhibition of Pseudomonas aeruginosa Swarming Motility by 1-Naphthol and Other Bicyclic Compounds Bearing Hydroxyl Groups (2015)
  • 著者名/発表者名: Oura H, Tashiro Y, Toyofuku M, Ueda K, Kiyokawa T, Ito S, Takahashi Y, Lee S, Nojiri H, Nakajima-Kambe T, Uchiyama H, Futamata H and Nomura N.
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 81(8) 号: 8 ページ: 2808-2818
  • DOI: 10.1128/aem.04220-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quorum Sensing Materials as New Ligand for Palladium Catalyzed Migita-Kosugi-Stille Polycondensation (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang, A., M. Toyofuku, N. Nomura and H. Goto
  • 雑誌名: International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy 巻: 13 ページ: 62-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aerobic Respiratory Enzymes, Cbb3-type Cytochrome Oxidases, Impact the Anaerobic Life of Pseudomonas aeruginosa (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., M. Toyofuku, T. Miyano, and N. Nomura
  • 雑誌名: J. Bacteriol 巻: 196 号: 22 ページ: 3881-3889
  • DOI: 10.1128/jb.01978-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Drug Repositioning Screening Identified Pentetic Acid as a Potential Therapeutic Agent for Suppressing the Elastase-mediated Virulence of Pseudomonas aeruginosa (2014)
  • 著者名/発表者名: Gi M., J. Jeong, K. Lee, K.M. Lee, M Toyofuku, D.E. Yong, S.S. Yoon and J.Y. Choi
  • 雑誌名: Antimicrob. Agents Chemother, 巻: 58 号: 12 ページ: 7205-7214
  • DOI: 10.1128/aac.03063-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological levels of nitrate support anoxic growth by denitrification of Pseudomonas aeruginosa at growth rates reported in cystic fibrosis lungs and sputum (2014)
  • 著者名/発表者名: Line, L., M. Alhede, M. Kolpen, M. Kuhl, O. Ciofu, T. Bjarnsholt, C. Moser, M. Toyofuku, N. Nomura, N. Hoiby and P. O. Jensen
  • 雑誌名: Front. Microbiol 巻: 5 ページ: 554-554
  • DOI: 10.3389/fmicb.2014.00554
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] cAMP Signaling Affects Irreversible Attachment During Biofilm Formation by <i>Pseudomonas aeruginosa</i> PAO1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaori Ono, Rie Oka, Masanori Toyofuku, Ayane Sakaguchi, Masakaze Hamada, Shiomi Yoshida and Nobuhiko Nomura
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 29 号: 1 ページ: 104-106
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME13151
  • NAID: 130003390914
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane vesicle formation is associated with pyocin production under denitrifying conditions in Pseudomonas aeruginosa PAO1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyofuku M, Zhou S, Sawada I, Takaya N, Uchiyama H, Nomura N
  • 雑誌名: Environ Microbiol. 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 2927-2938
  • DOI: 10.1111/1462-2920.12260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carotenoid Accumulation Correlates with Aggregation and Biofilm Development in Rhodococcus sp. SD-74 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yi-Ting Zheng, Masanori Toyofuku, Nobuhiko Nomura, and Shinsuke Shigeto
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 85 号: 15 ページ: 7295-7301
  • DOI: 10.1021/ac401188f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional visualization of mixed species biofilm formation together with its substratum (2013)
  • 著者名/発表者名: Inaba T, Ichihara T, Yawata Y, Toyofuku M, Uchiyama H, Nomura N
  • 雑誌名: Microbiol Immunol. 巻: 57 号: 8 ページ: 589-593
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12064
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Impact of Anaerobiosis on Strain-Dependent Phenotypic Variations in <i>Pseudomonas aeruginosa</i> (2013)
  • 著者名/発表者名: Hao Fang, Masanori Toyofuku, Tatsunori Kiyokawa, Akihiko Ichihashi, Kazuhiro Tateda, Nobuhiko Nomura.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 77 号: 8 ページ: 1747-1752
  • DOI: 10.1271/bbb.130309
  • NAID: 10031195827
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dechlorination of chloral hydrate is influenced by the biofilm adhesion protein LapA in Pseudomonas putida LF54 (2013)
  • 著者名/発表者名: Wanjun Zhang, Huhe, Yuanbai Pan, Nobuhiko Nomura, Toshiaki Nakajima, Hiroo Uchiyama
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 79 (13) 号: 13 ページ: 4166-4169
  • DOI: 10.1128/aem.00804-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] 活性汚泥中の硝化菌に対する微生物細胞間シグナルの影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河嶋伊都子、小林祐子、豊福雅典、橋本庸平、稲葉英樹、内山裕夫、野村暢彦
  • 雑誌名: 環境バイオテクノロジー学会誌 巻: 13 ページ: 135-139
  • NAID: 40020320853
• [雑誌論文] バイオフィルム研究をめぐる最近の潮流 (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典、尾花望、田代陽介、八幡穣、野村暢彦
  • 雑誌名: 感染症 巻: 43 ページ: 1-6
• [学会発表] 複合微生物系における細胞間シグナル伝達とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典, 諸星知広,池田宰,野村暢彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター，北海道札幌市
  • 年月日: 2016-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] Membrane vesicle release through explosive cell lysis (2016)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典
  • 学会等名: 第50回緑膿菌感染症研究会
  • 発表場所: ヒルトン東京お台場，東京都港区
  • 年月日: 2016-02-04
  • 招待講演
• [学会発表] Intercellular membrane trafficking in bacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Toyofuku M
  • 学会等名: The International Symposium on Microbial Response, Adaptation, and Evolution in the Environment
  • 発表場所: 東京大学，東京都文京区
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細菌が能動的に生産する膜小胞, メンブランベシクル (2015)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典, Leo Eberl, 野村暢彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山県岡山市
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] Membrane vesicle trafficking of a long-chain acyl-homoserine lactone, C16-HSL (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Toyofuku, Y. Hashimoto, H. Inaba, N. nomura.
  • 学会等名: 5th ASM Conference on Cell-Cell Communication in Bacteria
  • 発表場所: San Antonio Marriott Rivercenter, USA(Texas)
  • 年月日: 2014-10-18 – 2014-10-21
• [学会発表] メンブランベシクルから見えてくる新たな微生物間コミュニケーション、バイオフィルム像 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典、Leo Eberl、野村暢彦
  • 学会等名: 生物工学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター, 北海道札幌市
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] 細菌間メンブラントラフィック (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典、Leo Eberl、野村暢彦
  • 学会等名: 細菌学若手コロッセウム
  • 発表場所: ホテルニセコいこいの村,北海道虻田郡
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-08
  • 招待講演
• [学会発表] メンブランベシクルによる微生物細胞間シグナル物質の伝達 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典、橋本庸平、稲葉英樹、野村暢彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 東京、明治大学
• [学会発表] メンブランベシクルによる活性汚泥中での微生物細胞間シグナル物質の伝達 (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典、橋本庸平、稲葉英樹、野村暢彦
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会
  • 発表場所: 鹿児島、鹿児島大学
• [学会発表] Membrane vesicle production under denitrifying conditions is associated with pyocin production in Pseudomonas aeruginosa (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Toyofuku, Masaharu Kurosawa, Gabriella Pessi, Leo Eberl, Nobuhiko Nomura
  • 学会等名: Pseudomonas conference 2013
  • 発表場所: スイス、ローザンヌ大学
• [学会発表] Nitric oxide induce membrane vesicle production under denitrifying conditions in Pseudomonas aeruginosa PAO1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Toyofuku, Nobuhiko Nomura
  • 学会等名: ICoN3
  • 発表場所: 東京、中央大学
• [学会発表] Environment dependent regulation of membrane vesicle production in Pseudomonas aeruginosa (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Toyofuku, Hiroo Uchiyama, Nobuhiko Nomura
  • 学会等名: ISEV2013
  • 発表場所: アメリカ, Boston park plaza
• [図書] “Bacterial interactions” In: Encyclopedia of Biocolloid and Biointerface Sciences (2016)
  • 著者名/発表者名: Masanori Toyofuku, Youske Tashiro, Inaba Tomohiro, Nobuhiko Nomura
  • 出版者: Wiley
• [図書] 環境と微生物の辞典 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊福雅典、野村暢彦
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] Pseudomonas Vol. 7 (2014)
  • 著者名/発表者名: Masanori Toyofuku, George A. O’Toole, Nobuhiko Nomura
  • 出版者: Springer
• [図書] “Biofilm as a multicellular bacterial system” In: Biodegradative Bacteira (2014)
  • 著者名/発表者名: Masanori Toyofuku, Nobuhiko Nomura
  • 総ページ数: 18
  • 出版者: Springer
• [備考] 筑波大学 プレスリリース
  • URL: http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201703061024.html
• [備考] http://www.envr.tsukuba.ac.jp/~microbio/