深海熱水生態系の遺伝子水平伝播に関わる細胞外膜小胞の網羅的機能解析

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K07206
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 吉田 ゆかり 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 技術主任 (10553216)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 深海熱水噴出域 / 細胞外膜小胞 / イプシロンプロテオバクテリア / 次世代シーケンス

研究実績の概要

細菌が恒常的に細胞外に分泌する細胞外膜小胞は、シグナル情報伝達などの細胞間コミュニケーションとしての機能だけでなく、遺伝情報物質の細胞間輸送にも関与しており、新たな遺伝子伝播因子としての可能性が注目されている。本研究の目的は、深海底熱水生態系を代表する生物モデルとして、多様なエネルギー代謝経路を持ち、ダイナミックな熱水環境に適応したイプシロンプロテオバクテリア綱の化学合成独立栄養細菌を用いて、細胞外膜小胞に内包される遺伝情報の網羅的解析を行い、その生態学的・進化学的機能を詳細に把握することである。これまでに、深海底熱水活動域から単離したイプシロンプロテオバクテリアについて、細胞外膜小胞の産生能の有無およびその形態を明らかにした。また、細胞外膜小胞の産生株について、ドラフトゲノム配列を取得した。さらに、細胞外膜小胞の産生能が高かったNautilia sp. YY08-34株を代表株として用い、精製した細胞外膜小胞から核酸を抽出後、次世代シーケンサーにより配列データを得た。得られた配列をドラフトゲノム配列に対してマッピングしたところ、ゲノム上の特定の3領域のみに極端に偏っていた。今後、このような現象が、細菌の生理状態によって変化するかどうかを明らかにするため、増殖段階や培養条件を変化させ、内包される遺伝情報が変化するかどうかを調べる。また株間で内包される遺伝情報に変化がみられるか比較する。さらに、環境試料を用いて細胞外膜小胞のメタゲノム解析を実施する。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

生理状態を変化させた培養からの細胞外膜小胞の回収までは予定通り進めることができたが、遺伝情報の取得までには至らなかったため。

今後の研究の推進方策

今後、精力的にシーケンス解析を進め、生理状態や株間での遺伝情報の変化を調べる。また環境試料中の細胞外小胞についても遺伝情報を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

上述の通り、本年度は生理状態を変化させた培養から回収した細胞外小胞について、遺伝情報の取得までには至らなかった。そのため、大量に行う予定であった次世代シーケンス解析費用を次年度に持ち越し、次世代シーケンス解析に必要な消耗品・試薬などの購入費に充てる。