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2019 年度 実施状況報告書

液滴の変形能を利用した微生物スクリーニングによるバイオマス分解酵素遺伝子の取得

研究課題

研究課題/領域番号 18K05330
研究機関東京大学

研究代表者

飯塚 怜  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (90541954)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード液滴 / マイクロ流体デバイス / 酵素 / スクリーニング
研究実績の概要

本研究は,Water-in-oil型液滴(以下,液滴と表記する)の変形能に基づくバイオマス分解微生物のスクリーニング法を確立するとともに,それを利用して環境中より難分解性バイオマスを分解する酵素の遺伝子を取得することを目指したものである.令和元年度は,液滴の変形能に基づくソーティングによるバイオマス分解微生物スクリーニングのフィージビリティスタディを行った.
液滴の変形能に基づくソーティングは,前年度に開発した,流路の天井に2本のレールを配したマイクロ流路チップを用いた.基質となるバイオマスと微生物を封入した液滴を一方のレールに沿わせて流す.あるところで幅の広いレールが現れると,液滴に対し流体抗力が働く.この時,変形を受けにくい(バイオマスが分解していない)液滴は同じレール上にとどまるのに対し,変形を受けやすい(バイオマスが分解した)液滴はもう一方のレールに乗り移る.これにより,バイオマス分解微生物のスクリーニングが実現できる.
アガロースとアガロース分解酵素(β-アガラーゼ)を液滴に封入,インキュベーションした後,ソーティングチップに流したところ,酵素量依存的に液滴の変形能が増大することが確認された.また,環境中より取得した新規アガロース分解菌のゲノムを決定した.アガロースとともに,この分解菌を一細胞単位で液滴に封入し,インキュベーションしたところ,その封入率とソーティングされる液滴の割合がよく一致した.この結果から,アガロース分解菌を一細胞単位でスクリーニングできることが確認された.アガロース分解菌のスクリーニングの予備的な検討として,深海の海水を用いたところ,変形能が増大する液滴が認められた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画時に掲げた年次目標を達成することができた.

今後の研究の推進方策

海水などからアガロース分解菌をスクリーニングし,分解酵素遺伝子を取得することを目指す.また,他のバイオマスを分解する微生物のスクリーニングを実現し,その分解酵素遺伝子の取得を目指す.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Nascent SecM chain interacts with outer ribosomal surface to stabilize translation arrest2020

    • 著者名/発表者名
      Mikihisa Muta, Ryo Iizuka, Tatsuya Niwa, Yuanfang Guo, Hideki Taguchi, Takashi Funatsu
    • 雑誌名

      Biochemical Journal

      巻: 477 ページ: 557-566

    • DOI

      10.1042/BCJ20190723

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ナノ・マイクロ構造体を利用した蛍光イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 70 ページ: 228-233

  • [学会発表] ナノ・マイクロ空間を利用した生体分子の反応機構解析・探索2020

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 学会等名
      第1343回生物科学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Nascent SecM chain stabilizes the translation arrest by interacting with the outer surface of the ribosome2019

    • 著者名/発表者名
      牟田 幹悠, 飯塚 怜, 丹羽 達也, 田口 英樹, 船津 高志
    • 学会等名
      第19回東京大学生命科学シンポジウム
  • [学会発表] Gタンパク質共役型受容体ペプチドアゴニスト創出法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 学会等名
      第12回ナノバイオ若手ネットワーキングシンポジウム
  • [学会発表] 微生物一細胞の酵素活性を見える化してその遺伝子を取得する2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜,牟田 幹悠,斉藤 開,川久保 渉, 尹 棟鉉, 関口 哲志, 庄子 習一, 伊藤 芽, 秦田 勇二, 船津 高志
    • 学会等名
      環境バイオテクノロジー学会2019年度大会
  • [学会発表] 油中水滴を利用した標的微生物のシングルセルゲノミクス2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜,船津 高志
    • 学会等名
      シングルセルゲノミクス研究会2019
  • [学会発表] ナノ・マイクロデバイスと1分子検出顕微鏡を用いた生体分子の機能解析と新機能創生2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 学会等名
      第63回日本薬学会関東支部大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Isolation and analysis of specific cells, organelles and supramolecular complexes using microfluidic microdroplets2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iizuka
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a method for quantitative profiling of microRNAs in single exosomes2019

    • 著者名/発表者名
      Cinya Chung, Ryo Iizuka, Takashi Funatsu
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Feasibility study of the method to obtain peptide agonists for G protein-coupled receptors using water-in-oil microdroplets2019

    • 著者名/発表者名
      Anna Matsueda, Takashi Sakurai, Ryo Iizuka, Yasuyuki Nakamura, Jun Ishi, Akihiro Kondo, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Syuichi Syoji, Soichiro Tsuda, Takashi Funatsu
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Deformability-based microfluidic droplet screening to obtain microbes producing macromolecule-degrading enzymes2019

    • 著者名/発表者名
      Mikihisa Muta, Kai Saito, Ryo Iizuka, Wataru Kawakubo, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Mei Ito, Yuji Hatada, Takashi Funatsu
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Releasing SecM translation arrest and observing resumed translation using magnetic tweezers2019

    • 著者名/発表者名
      Zhuohao Yang, Ryo Iizuka, Takashi Funatsu
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] 微生物1細胞の酵素活性を検出してその遺伝子を取得する2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜, 船津 高志
    • 学会等名
      第37回農薬環境科学研究会
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/ryoiizuka

  • [備考] 東京大学大学院薬学系研究科生体分析化学教室ホームページ

    • URL

      http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~funatsu/

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公開日: 2021-01-27  

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