| 研究課題/領域番号 |
19K05783
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
宮崎 淳一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 技術研究員 (50435848)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 細胞間共生 / 深海熱水活動域 / 水素酸化硫酸還元菌 / 嫌気的メタン酸化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は「研究代表者によって深海熱水活動域から分離培養した2種の水素酸化硫酸還元菌(SRB)の電子伝達の多様性と誘導する仕組みを明らかにし、培養可能なメタン生成アーキアと新規共生系を創出することで、嫌気的メタン酸化と異種細胞間電子伝達のシステムを解明すること」を最終目標として3年間実施し、生物機能を飛躍的に獲得し、地球上の生命の進化を考える上で極めて重要な生命現象である異種生物間の共生というスタイルへの理解を深めることとしている。
初年度にあたる2019年度は「分離培養できた2種のSRBの共生成立のためのサイン行動を見つけること」を目的として実施した。分離培養できた2種のSRBは数個から1000以上の細胞が凝集するaggregate状態を形成する。このaggregate状態が水素酸化硫酸還元菌の共生成立のためのサイン行動と研究代表者は考え、このaggregate状態を形成する条件を見いだすために研究を行ってきた。実験としては2種のSRBを温度、pH、水素濃度など変えた様々な条件下でに対して培養を行い、その結果、本菌の最適培養条件と、集合体をつくる条件に関してはおおよそ見いだすことができた。現在はその再現性の確認を行っている。また、単一細胞状態とaggregate状態でどのように細胞内の遺伝子の発現システムが異なるかを知るためのトランスクリプトーム解析を行うためにmRNA抽出方法の検討や機能遺伝子の発現量を定量的に解析するためのqPCR法の構築も行った。以上のことから、2019年度は概ね順調に進めることができたと考えている。
2年目となる2020年度は、引き続き集合体形成の再現性確認、単一細胞状態とaggregate状態の比較トランスクリプトーム解析、そして本研究の最大目標である人工細胞間共生系の構築を行うために、既知のメタン生成アーキアと共培養するための条件検討を行う。
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| 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
2019年度の「分離培養できた2種のSRBの共生成立のためのサイン行動を見つけること」という目的を達成するために、深海熱水活動域から分離・培養できた2種類の水素酸化硫酸還元菌(SRB)の特性解析を行った。温度、pH、水素濃度などの条件に対する最適条件をこの1年間でほぼ決定でき、さらに本菌の特徴である集合体をつくる条件に関しても見いだすことができた。現在はその再現性を確認を行っている。さらに今後のトランスクリプトーム解析を行うために、2種類の水素酸化硫酸還元菌からのmRNA抽出方法の検討と機能遺伝子のqPCR実験系を構築を行った。mRNA抽出に関しては現在効率的トランスクリプトーム解析のために全RNAからmRNAのみを精製する方法を検討している段階である。一方機能遺伝子のqPCR実験系に関しては機能遺伝子の発現量を定量比較解析を行うのに適した方法を構築することができた。一方、当初の計画として電気培養に関してはいまだできていない。これは本研究の対象とするSRBが絶対嫌気性を示すこと、そして水素に依存して生息することから、嫌気でかつ水素を発生しない培養系を構築する必要があるが、水の電気分解による水素発生を抑えることが難しいため、進めることができていない。しかしながら、本菌の特性を掴む事を目標とし、2019年度の「分離培養できた2種のSRBの共生成立のためのサイン行動を見つけること」という目的に関してはある程度達成出来たことから、概ね順調に進めることができていると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は「共生を成立させること目的としてSRBと様々な培養可能なMethanogenの共培養を行う」ことを目的としている。これを達成するためにSRBおよび培養可能なMethanogenが共生し、嫌気的メタン酸化が起こる培養条件の検討を行っていく。また、電気培養装置の構築を引き続き行っていくが、上述した既知のメタン生成アーキアとの共生実験を同時に行っていくことで本研究目標を最大限達成出来るようにする。また同時に通常培養状態、集合体状態、共生状態で遺伝子の発現制御を定量的比較解析を行うために、それぞれに適したmRNAの抽出方法の構築、トランスクリプトーム解析解析方法の構築、トランスクリプトーム解析によって示唆された細胞間共生関連遺伝子のqPCR定量方法の構築を行っていく予定である。さらに進展があればメタボローム解析も行っていく方向で進めていきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は2種の水素酸化硫酸還元菌の特徴化に重点をおいたこと、電気培養が開始当初よりも難しいことがわかってきたことから、電気培養に充てていた金額を使用することができなかった。次年度はこの電気培養を継続して挑戦する。そのためにインキュベーターを購入する。また、トランスクリプトーム関連の試薬および外注にも充てて、本研究を進めて行く予定である。
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