細菌の浮揚性を司るガス小胞の構造と運動多様性出現機構の解明

• 研究領域: 運動超分子マシナリーが織りなす調和と多様性
• 研究課題/領域番号: 15H01315
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 田代 陽介 静岡大学, 工学部, 助教 (30589528)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 微生物 / ガス小胞 / べん毛 / べん毛運動 / オルガネラ

研究実績の概要

幾つかの微生物（シアノバクテリアや高度好塩古細菌）はその細胞内にタンパクで構成されたガス小胞を形成し、自身の浮力を調整する機構を有している。ガス小胞形成は細胞の浮力を向上させるため、鞭毛等の運動器官の無い生物種にとって光・酸素・有機物の獲得に大きく貢献する。ガス小胞合成遺伝子群を保有しているにも関わらずガス小胞形成が確認されない微生物種も数多く存在しており、その生成機構、生理学的機能、起源に関して未知な部分が多い。本研究で対象とするセラチア属細菌は既知のガス小胞形成微生物とは異なり、多様な形状のガス小胞を形成する他、べん毛運動とガス小胞形成の二種の運動能を使い分ける特性を有している。初年度では、多様なガス小胞形成に関与する遺伝子の同定を行った。平成28年度では、各遺伝子の機能の詳細を解析するとともに、二種の運動能を使い分ける機構解明を目的とした。
ガス小胞形成をコードする遺伝子を含むオペロンに存在する各遺伝子を過剰発現させたところ、ガス小胞の補助的構成因子、さらには転写制御因子をコードする遺伝子の過剰発現によりガス小胞形成が抑制された。このことから、各遺伝子が正常に発現することによりガス小胞形成が行われることが示された。また、ガス小胞のアッセンブリーに関与する遺伝子を過剰発現することにより生育阻害が確認され、微生物の浮力と生育を関連づける新たな相関が示された。さらに、当細菌は酸素濃度と栄養条件を感知してべん毛運動とガス小胞形成を調製していることが示された。以上の結果により、ガス小胞形成に関与する様々な因子が明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] プトラ大学(マレーシア)
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] プトラ大学(マレーシア)
• [雑誌論文] Generation of Small Colony Variants in Biofilms by <i>Escherichia coli</i> Harboring a Conjugative F Plasmid (2017)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Tashiro, Hiroaki Eida, Satoshi Ishii, Hiroyuki Futamata, Satoshi Okabe
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 32 号: 1 ページ: 40-46
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME16121
  • NAID: 130005519624
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interaction of bacterial membrane vesicles with specific species and their potential for delivery to target cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Tashiro, Yusuke Hasegawa, Masaki Shintani, Kotaro Takaki, Moriya Ohkuma, Kazuhide Kimbara, Hiroyuki Futamata
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 8 ページ: 571-571
  • DOI: 10.3389/fmicb.2017.00571
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overproduction of individual gas vesicle proteins perturbs flotation, antibiotic production and cell division in the enterobacterium Serratia sp. ATCC39006. (2016)
  • 著者名/発表者名: Rita E Monson, Yosuke Tashiro, George P Salmond
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 162 号: 9 ページ: 1595-1607
  • DOI: 10.1099/mic.0.000347
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular genetic and physical analysis of gas vesicles in buoyant enterobacteria. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Tashiro, Rita E Monson, Joshua P Ramsay, George P Salmond
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: 18 号: 4 ページ: 1264-1276
  • DOI: 10.1111/1462-2920.13203
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Interspecies interactions are an integral determinant of microbial community dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: 2. Fatma Azwani Abdul Aziz*, Kenshi Suzuki, Akihiro Ohtaki, Keita Sagegami, Hidetaka Hirai, Jun Seno, Naoko Mizuno, Yuma Inuzuka, Yasuhisa Saito, Yosuke Tashiro, Akira Hiraishi and Hiroyuki Futamata
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6 ページ: 1148-1148
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.01148
  • 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] 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] Complexities of cell-to-cell communication through membrane vesicles: implications for selective interaction of membrane vesicles with microbial cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Hasegawa, Hiroyuki Futamata, Yosuke Tashiro
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6 ページ: 633-633
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00633
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 微生物が形成するベシクルの選択的結合と情報伝達 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田代陽介、長谷川雄将、高木航太郎、二又裕之
  • 学会等名: 膜シンポジウム2016
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 細菌-膜小胞間相互作用の動態と情報伝達機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田代陽介、長谷川雄将、高木航太郎、二又裕之
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] 細菌の浮揚性を司る細胞内オルガネラ-ガス小胞- (2015)
  • 著者名/発表者名: 田代陽介
  • 学会等名: 日本細菌学会関東支部総会
  • 発表場所: 東京歯科大学（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-10-30
  • 招待講演
• [備考] 静岡大学教員データベース
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=11101&l=0