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極限環境下にある深海微生物の生存戦略イメージング

公募研究

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 15H01319
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
研究機関京都大学

研究代表者

西山 雅祥  京都大学, 化学研究所, 研究員 (10346075)

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 *注記
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード高圧力顕微鏡 / 深海微生物 / 運動マシナリー / ナノバイオ / 分子機械 / 好冷好圧菌
研究実績の概要

本研究課題は、研究代表者らが開発してきた高圧力顕微鏡を用いて、細菌ドメインで保存性の高いべん毛モーターの研究を通じて、細菌の生存戦略を明らかにすることを目的としている。H28-29年度は、高い静水圧力環境に適応した深海微生物の運動マシナリーを調べる研究を行った。連携研究者であるJAMSTECの加藤千明らは、かつて、1万メートル級無人探査機「かいこう」を用いて、地球上で最も深い場所である太平洋のマリアナ海溝最深部(11,000m)からShewanella benthica DB21MT-2の採取に成功してきた。この菌体はShewanella benthica DB21MT-2は70MPaを至適生育圧とし、常圧力下では死滅する絶対好圧菌である。研究代表者らは低温高静水圧下での長期培養を行い、その後、高圧力顕微鏡を用いて、DB21MT-2株の運動観察を実施した。至適生育温度である8℃で観察した所、0.1MPaでは多くの細胞が遊泳運動を示さなかったのに対して、50MPaでは約3割の菌体が~16μm/sの速さでほぼまっすぐに游泳する様子が観察された。その一方で、菌体の生育環境である110MPaでは、約2割の菌体が~12μm/sで游泳していた。また、DB21MT-2株と同様の結果は、マリアナ海溝最深部から採取された絶対好圧菌であるMoritella yayanosii DB21MT-5株からも得られている。したがって、これら2つの菌体の運動マシナリーは、菌体の生育速度と同様に生育環境よりも低い圧力で活性がより高いことが明らかになった。今後、電子顕微鏡観察やゲノム解析に加えて、高圧力分光測定によるタンパク質構造安定性の知見を交えながら、絶対好圧菌の運動マシナリーの動作特性について議論し、研究プロジェクトの総括を行う。

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。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Scripps Institution of Oceanography, USA(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Commonly stabilized cytochromes c from deep-sea Shewanella and Pseudomonas2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sotaro、Masanari-Fujii Misa、Kobayashi Shinya、Kato Chiaki、Nishiyama Masayoshi、Harada Yoshie、Wakai Satoshi、Sambongi Yoshihiro
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 82 号: 5 ページ: 792-799

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1448255

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphological Control of Microtubule-Encapsulating Giant Vesicles by Changing Hydrostatic Pressure2018

    • 著者名/発表者名
      Takiguchi K., Hayashi M., Kazayama Y., Toyota T., Harada Y. & Nishiyama M.
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 41 号: 3 ページ: 288-293

    • DOI

      10.1248/bpb.b17-00366

    • NAID

      130006407352

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reversible morphological control of tubulin-encapsulating giant liposomes by hydrostatic pressure2016

    • 著者名/発表者名
      Hayashi M., Nishiyama M., Kazayama Y., Toyota T., Harada Y. & Takiguchi K.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 32 号: 15 ページ: 3794-3802

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b00799

    • NAID

      120006457110

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 高圧力技術を用いた生命活動操作イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 538 ページ: 48-49

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] High-pressure microscopy for studying molecular motors.2015

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 雑誌名

      Subcellular Biochemistry

      巻: 72 ページ: 593-611

    • DOI

      10.1007/978-94-017-9918-8_27

    • ISBN
      9789401799171, 9789401799188
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sodium-driven energy conversion for flagellar rotation of the earliest divergent hyperthermophilic bacterium2015

    • 著者名/発表者名
      Takekawa N., Nishiyama M., Kaneseki T., Kanai T., Atomi H., Kojima S. & Homma M.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 12711-12711

    • DOI

      10.1038/srep12711

    • NAID

      120005627626

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 高圧力顕微鏡の開発と生物ナノマシンの運動観察2015

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 25 号: 2 ページ: 126-135

    • DOI

      10.4131/jshpreview.25.126

    • NAID

      130005075755

    • ISSN
      0917-639X, 1348-1940
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] タンパク質分子機械の力学変調計測2015

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 67 ページ: 1067-1074

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] High-pressure microscopy for controlling molecular machines in living cells2018

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2018
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct observation of the swimming motility of deep-sea bacteria at high-pressure2017

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., Kato C., Imai H.
    • 学会等名
      International Symposium "Supramolecular Motility Machinery and its Diversity" - project final report meeting -
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct observation of the swimming motility of deep-sea bacteria at high-pressure2017

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., Kato C., Imai H.
    • 学会等名
      International Workshop on Microbes in Hostile Environments
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 静水圧を用いた細胞活動の活性化イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      西山 雅祥
    • 学会等名
      同志社大
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High hydrostatic pressure restores the rhythmical beating motion of paralyzed-flagella mutants of Chlamydomonas2017

    • 著者名/発表者名
      Yagi T., Nishiyama M.
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Mechanobiology, Singapore
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sodium-driven energy conversion for flagellar rotation of the earliest divergent hyperthermophilic bacterium2016

    • 著者名/発表者名
      Takekawa N., ○Nishiyama M., Kaneseki T., Kanai T., Atomi H., Kojima S. & Homma M
    • 学会等名
      60th Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      Los Angeles (USA)
    • 年月日
      2016-02-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-pressure microscopy for studying molecular motor and cytoskeleton2016

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      8th International Meeting on Biomolecules under Pressure
    • 発表場所
      Dortmund (Germany)
    • 年月日
      2016-02-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高圧力顕微鏡を用いた深海微生物の運動観察2016

    • 著者名/発表者名
      ○西山雅祥, 加藤千明, 原田慶恵
    • 学会等名
      2016年生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都(京都府・京都市下京区西洞院通塩小路下る)
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] High-pressure microscopy for manipulating cellular architecture and functions2015

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市角間町)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct observation of swimming motility of deep-sea bacterium at high–pressure conditions2015

    • 著者名/発表者名
      ○Nishiyama M., Kato C., Harada Y
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市角間町)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質分子機械の力学変調イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      北海道大学フロンティア化学教育研究センター
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市北区)
    • 年月日
      2015-08-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-pressure microscopy for studying bacterial motility machinery2015

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      Microbiology and Biogeochemistry of the Deep Sea and the Deep Biosphere
    • 発表場所
      Shanghai (China)
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 極限環境下にある深海微生物の生存戦略イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      ○西山雅祥, 加藤千明
    • 学会等名
      第三回宮田新学術領域班会議
    • 発表場所
      金沢商工会議所会館(石川県・金沢市尾山町)
    • 年月日
      2015-06-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱菌Aquifex aeolicusの遊泳運動観察2015

    • 著者名/発表者名
      竹川宜宏, ○西山雅祥, 金関剛史, 金井保, 跡見晴幸, 小嶋誠司, 本間道夫
    • 学会等名
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      琵琶湖グランドホテル(滋賀県・大津市雄琴)
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高圧力顕微鏡の開発と生体運動変調,2015

    • 著者名/発表者名
      ○西山雅祥, 八木俊樹
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第71回学術講演会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府・京都市左京区宝ヶ池)
    • 年月日
      2015-05-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質分子機械の力学変調コントロール2015

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      理研シンポ・細胞システムの動態と論理Ⅶ
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県・和光市広沢)
    • 年月日
      2015-04-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 高圧バイオサイエンスとバイオテクノロジー2015

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 出版者
      三恵社
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] International Workshop on Microbes in Hostile Environments2017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-06-09  

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