大腸菌リボソームの可塑性と表現型進化の機構解明

• 研究課題/領域番号: 26292048
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 宮崎 健太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 研究グループ長 (60344123)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円); 2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: リボソーム / 16S rRNA / 中立進化 / キメラ遺伝子 / 機能相補 / 応用微生物 / 進化 / バイオテクノロジー / 適応進化 / 宿主 / 機能改変 / 応用微生物学 / 水平伝播

研究成果の概要

大腸菌rrnオペロン完全欠損株Δ7を宿主とした異種16S rRNAの機能相補株として、大腸菌とは門レベルで異なるAcidobacteria、FIrmicutes、Bacteroidetes門に帰属される16S rRNAを見出した。大腸菌とは進化系統的に非常に乖離した16S rRNAが機能的であることは、16S rRNA遺伝子の進化中立性をさらに補強する成果である。また、系統の異なる生物種間で組換わったと思われるキメラも見出された。以上の結果は、16S rRNAが系統を超えて遺伝子組み換えにより進化することを強く示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] PCR primer design for 16S rRNAs for experimental horizontal gene transfer test in Escherichia coli (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki K, Sato M, Tsukuda M
  • 雑誌名: Front Bioeng Biotechnol 巻: 5 ページ: 14-14
  • DOI: 10.3389/fbioe.2017.00014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 16S リボソーマルRNAの水平伝播実験から見えてくるリボソームの可塑性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佃美雪, 宮崎健太郎
  • 雑誌名: 生化学 巻: 87 ページ: 475-477
• [雑誌論文] Counterselection method based on conditional silencing of antitoxin genes in Escherichia coli (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tsukuda, Nobutaka Nakashima and Kentaro Miyazaki
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 未定 号: 5 ページ: 591-595
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2015.03.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Glucose-tolerant beta-glucosidase retrieved from a Kusasya gravy metagenome (2015)
  • 著者名/発表者名: Taku Uchiyama, Katsuro Yaoi, Kentaro Miyazaki
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6 ページ: 548-548
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00548
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular engineering of a PheS counterselection marker for improved operating efficiency in Escherichia coli. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki K
  • 雑誌名: Biotechniques 巻: 58 号: 2 ページ: 86-88
  • DOI: 10.2144/000114257
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ribosomal RNAの人工水平伝播による大腸菌宿主デザイン (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 92 ページ: 607-611
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] リボソーム改変による大腸菌宿主デザイン (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 雑誌名: 環境バイオテクノロジー学会誌 巻: 14 ページ: 3-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Translating uncultured microbial resources to bioindustrial application (2017)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Miyazaki
  • 学会等名: AgBIO2017
  • 発表場所: BITEC (Bangkok, Thailand)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 16S rRNA遺伝子の進化中立性の実験的証明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野沢 汎、宮崎 健太郎
  • 学会等名: 日本ゲノム微生物学会第11回年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県藤沢市）
• [学会発表] 大腸菌16S rRNAのドメインレベルでの遺伝子水平伝播 (2017)
  • 著者名/発表者名: 星野 里樹、宮崎 健太郎
  • 学会等名: 日本ゲノム微生物学会第11回年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県藤沢市）
• [学会発表] Domain-based chimeragenesis in E. coli 16S rRNA (2017)
  • 著者名/発表者名: Riki Hoshino and Kentaro Miyazaki
  • 学会等名: Biosystems Design 3.0
  • 発表場所: Biopolis (Singapore)
• [学会発表] An extreme functional plasticity of the bacterial ribosome as revealed by the interspecies exchange of 16S rRNAs between distantly related phyla (2017)
  • 著者名/発表者名: Han Nozawa and Kentaro Miyazaki
  • 学会等名: Biosystems Design 3.0
  • 発表場所: Biopolis (Singapore)
• [学会発表] リニア機動分子リボソームの進化工学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] RINSPEX technique for Escherichia coli strain engineering (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsukuda M, Miyazaki K
  • 学会等名: Biosystems Design 2.0
  • 発表場所: Biopolis (Singapore)
  • 年月日: 2016-03-20
  • 国際学会
• [学会発表] リボソーム進化工学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 進化分子工学研究会
  • 発表場所: 千葉工業大学（千葉県習志野市）
  • 年月日: 2015-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸菌リボソームの変異耐性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 第17回 日本進化学会年会
  • 発表場所: 中央大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] リボソーム改変によるバクテリア細胞工学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 第17回 日本進化学会年会
  • 発表場所: 中央大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-08-20
  • 招待講演
• [学会発表] メタゲノムを活用した酵素スクリーニング (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 第15回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2015-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Functional metagenomics for enzyme discovery (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki K
  • 学会等名: AIST-TISTR-NSTDA workshop
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海センター（東京都港区）
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大腸菌における16S rRNAの置換変異によるリボソームの寛容性の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佃美雪、宮崎健太郎
  • 学会等名: 第３回リボソームミーティング
  • 発表場所: ANAホリデイ・イン リゾート宮崎（宮崎県宮崎市）
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] リボソーム改変による大腸菌の高温適応進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佃美雪、宮崎健太郎
  • 学会等名: 第9回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-06
• [学会発表] バクテリア16S rRNA遺伝子の進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤允治、宮崎健太郎
  • 学会等名: 第9回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-06
• [学会発表] リボソーム改変によるバクテリア細胞工学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 第 10 回理研「バイオものづくり」シンポジウム
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2015-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] Metagenomic screening for 16S rRNA-based antibiotic resistance genes (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki K
  • 学会等名: 1st International Caparica Conference in Antibiotic Resistance
  • 発表場所: Hotel Ever Caparica (Caparica, Portugal)
  • 年月日: 2015-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] リボソーム工学によるバクテリア細胞機能の多様化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 細胞を創る研究会7.0
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] メタゲノム手法と培養法：酵素遺伝子スクリーニングのための手法間の比較解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 末永光、水田志織、宮崎健太郎、矢追克郎
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2014
  • 発表場所: アクトシティ浜松コングレスセンター（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2014-10-23
• [学会発表] PheS変異体を利用した新規大腸菌カウンターセレクションマーカーの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎健太郎
  • 学会等名: 第 66 回日本生物工学会大会
  • 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: 2014-09-12
• [学会発表] Toxin-Antitoxin systemを利用した大腸菌カウンターセレクション技術の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佃美雪、中島信孝、宮崎健太郎
  • 学会等名: 第 66 回日本生物工学会大会
  • 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: 2014-09-12
• [学会発表] 水平伝播によるバクテリア16S rRNA遺伝子の進化の検証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤允治、宮崎健太郎
  • 学会等名: 日本進化学会 第１６回大会
  • 発表場所: 高槻現代劇場（大阪府高槻市）
  • 年月日: 2014-08-22
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: https://staff.aist.go.jp/miyazaki-kentaro/group/pubs.html
• [備考]
  • URL: https://unit.aist.go.jp/bpri/bpri-synthe/index.html
• [備考]
  • URL: https://staff.aist.go.jp/miyazaki-kentaro/group/
• [備考] 合成生物工学研究グループ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/bpri/bpri-synthe/index.html
• [備考] 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 メディカルゲノム専攻 宮崎研究室
  • URL: https://staff.aist.go.jp/miyazaki-kentaro/group/
• [産業財産権] 人工配列型16SリボソーマルRNA遺伝子 (2017)
  • 発明者名: 宮崎 健太郎、星野 里樹、佃 美雪
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-025461
  • 出願年月日: 2017-02-14