無酸素環境下に棲息する未知微生物の生理生態機能の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18J20370
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 坂本(渋谷) 幸子 筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2021-03-31
• キーワード: 深部地下圏 / 芳香族化合物 / 嫌気性共生微生物

研究実績の概要

深部地下油ガス田環境から得たメトキシ芳香族化合物(MAC)分解メタン生成集積培養系を対象に分離培養を行い、新規嫌気性細菌の純粋分離に成功した。分離株の系統学的・生理生化学的性質の検討を行った結果、本株はFirmicutes門Clostridia綱に属するが、系統学的にも生理生化学的にも他の郡類と異なる特性を有していたことから、新目Koleobacterales目を提唱した。また、本株はメタン生成菌と共生してMACを分解する新規共生細菌であることを明らかとした。
ゲノム解析より分離株のMAC分解経路を検討したところ、MACからギ酸と水素を生成する経路が考えられ、実際にギ酸・水素資化性メタン生成菌との共生下でMAC分解及びメタン生成が確認された。また、エネルギー代謝を検討し、この反応におけるATP合成量を算出したところ、共生細菌の経路は既知のMAC分解経路（メタン生成菌経路及びホモ酢酸生成菌経路）よりも低いエネルギー量で反応が進むことが明らかとなった。これより、地下圏において実際にMAC分解反応でどれくらいのエネルギー量を獲得できるか評価する必要があると考え、熱力学的解析を行った結果、MAC濃度が低い条件 (<1 mM)では、メタン生成菌及びホモ酢酸生成菌は、MAC分解反応に必要なエネルギー量を獲得できず、共生細菌のみ反応が進むことが明らかとなった。地下圏では多様なMACが存在し得るがその濃度は低く維持されていると想定され、地下圏MAC分解メタン生成においては共生細菌がニッチを獲得している可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Koleobacter methoxysyntrophicus gen. nov., sp. nov., a novel anaerobic bacterium isolated from deep subsurface oil field and proposal of Koleobacteraceae fam. nov. and Koleobacterales ord. nov. within the class Clostridia of the phylum Firmicutes (2021)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Sakamoto, Masaru K. Nobu, Daisuke Mayumi, Satoshi Tamazawa, Hiroyuki Kusada, Hideharu Yonebayashi, Hiroki Iwama, Masayuki Ikarashi, Tatsuki, Wakayama, Haruo Maeda, Susumu Sakata, Tomohiro Tamura, Nobuhiko Nomura, Yoichi Kamagata, Hideyuki Tamaki
  • 雑誌名: Syst Appl Microbiol 巻: 44 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.syapm.2020.126154
  • 査読あり
• [学会発表] 深部地下圏でメトキシ芳香族化合物分解を担う新規共生細菌の生存戦略 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂本幸子、Nobu Masaru Konishi、眞弓大介、玉澤聡、中原望、草田裕之、米林英治、岩間弘樹、五十嵐雅之、若山樹、前田治男、坂田将、田村具博、野村暢彦、鎌形洋一、玉木秀幸
  • 学会等名: 日本農芸化学学会年会2021大会
• [学会発表] 深部地下圏でメトキシ芳香族化合物分解を担う新規共生細菌の発見及び生存戦略の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂本幸子、Nobu Masaru Konishi、眞弓大介、玉澤聡、中原望、草田裕之、米林英治、岩間弘樹、五十嵐雅之、若山樹、前田治男、坂田将、田村具博、野村暢彦、鎌形洋一、玉木秀幸
  • 学会等名: 第15回日本ゲノム微生物学会年会