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微生物特異的な増殖抑制技術を用いた微生物菌叢の増殖連関解析

公募研究

研究領域超地球生命体を解き明かすポストコッホ機能生態学
研究課題/領域番号 22H04886
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 複合領域
研究機関関西大学

研究代表者

岡野 憲司  関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (40623335)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード菌叢改変 / ペプチド核酸 / 細胞膜透過ペプチド / バクテリオファージ / 膜透過ペプチド / 菌叢
研究開始時の研究の概要

本申請課題では、細胞膜透過ペプチドとペプチド核酸の融合体であるCPP-PNAを用いた菌叢改変技術を開発し、微生物増殖連関解析に応用する。モデル菌叢を用いた技術開発に始まり、実菌叢中の既知CPP-PNAが有効な微生物への技術適用、有効なCPP-PNA配列が明らかでない微生物への技術適用と徐々に一般化を図り、試験圃場由来の土壌菌叢の微生物増殖連関を明らかにする。

研究実績の概要

土壌に棲息する微生物たちは、各々の相互作用により巨大なエコシステムを形成し、地球の元素循環や植物の生育を促進する。多くの微生物間相互作用は、微生物の増殖に対して正または負に作用するため、菌叢微生物の増殖連関を知ることが、生態系の理解と制御の第一歩となる。そこで、本申請課題では、菌叢の標的微生物のみを不活化させる菌叢改変技術を開発し、標的微生物の不活化に伴って増殖を変化させる微生物(群)を明らかとするというコンセプトのもと、種々の菌叢改変技術の開発を行った。
一つ目の技術として、標的微生物の必須遺伝子mRNAに結合し細胞死を誘導するアンチセンスペプチド核酸(PNA)に、細胞膜の透過作用のあるペプチド(CPP)を付加した複合材料(CPP-PNA)の利用を試みた。Escherichia coli、Pseudomonas putida、Pseudomonas fluorescens、Lactiplantibacillus plantarumの4菌からなる人工菌叢の改変を行った結果、E. coliおよびP. putidaの生育を抑制することに成功した。また、P. putidaの生育抑制に伴いP. flutorescensの増殖が向上し、L. plantarumの増殖が抑制されることがわかった。従って、本技術が微生物の増殖連関を解析する手法としても有効であることが示された。
また、微生物に感染し溶菌するバクテリオファージを用いた菌叢改変技術の開発も行った。E. coli、P. putida、Bacillus subtilis、L. plantarumの4菌に感染するファージを土壌や下水から単離し、これらの菌からなる人工菌叢の改変を行った。その結果、4菌の増殖を選択的に抑制することができた。今後、これらの技術を実菌叢に対して利用することで、微生物間の増殖連関が明らかになると期待できる。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Effects of small heat shock proteins from thermotolerant bacteria on the stress resistance of Escherichia coli to temperature, pH, and hyperosmolarity2024

    • 著者名/発表者名
      Sato Yu、Okano Kenji、Honda Kohsuke
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 28 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fmicb.2023.1321428

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] オンデマンド菌叢作出に向けた菌叢改変技術の開発2024

    • 著者名/発表者名
      岡野憲司
    • 学会等名
      第73回日本放線菌学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バクテリオファージの微生物菌叢改変ツールとしての有効性検証2024

    • 著者名/発表者名
      田中友樹, 杉山涼雅, 川口愛未, 岩木宏明, 岡野憲司
    • 学会等名
      化学工学会第89年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] In vivo DNAアセンブリー法を用いたバクテリオファージの人工合成2024

    • 著者名/発表者名
      杉山涼雅, 田中友樹, 岩木宏明, 岡野憲司
    • 学会等名
      化学工学会第89年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] バクテリオファージを用いた微生物菌叢改変技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      田中友樹, 岩木宏明, 岡野憲司
    • 学会等名
      日本乳酸菌学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アンチペプチド核酸を用いた微生物菌叢改変技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      岡野憲司, 日詰達也, 佐藤悠, 岩木宏明, 本田孝祐
    • 学会等名
      日本乳酸菌学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Subtractive modification of bacterial consortium using antisense peptide nucleic acids2023

    • 著者名/発表者名
      Kenji Okano, Tatsuya Hizume, Yu Sato, Hiroaki Iwaki, Kohsuke Honda
    • 学会等名
      The 28th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Subtractive modification of bacterial consortium using bacteriophage2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Tanaka, Hiroaki Iwaki, Kenji Okano
    • 学会等名
      The 28th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バクテリオファージを用いた微生物菌叢の減算的改変2023

    • 著者名/発表者名
      岡野憲司, 田中友樹, 岩木宏明
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] バクテリオファージの微生物菌叢改変ツールとしての有効性検証2023

    • 著者名/発表者名
      田中友樹, 川口愛美, 岩木宏明, 岡野憲司
    • 学会等名
      日本ファージセラピー研究会第3回研究集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] オンデマンド菌叢作出に向けた菌叢改変技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      岡野憲司
    • 学会等名
      第6回SPIRITS生物-無機-有機融合化学セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オンデマンド菌叢作出に向けた菌叢改変技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      岡野憲司
    • 学会等名
      大隅基礎科学創成財団 微生物機能コンソーシアム 定例会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アンチセンスペプチド核酸を用いた減算的な菌叢改変手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      岡野憲司、日詰達哉、佐藤悠、岩木宏明、本田孝祐
    • 学会等名
      第74回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Subtractive modification of artificial microbiota using antisense peptide nucleic acid2022

    • 著者名/発表者名
      岡野憲司、日詰達哉、佐藤悠、岩木宏明、本田孝祐
    • 学会等名
      The 27th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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