スフィンゴモナス細菌群の新規物質代謝能力獲得を司る機構の解明とその応用

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25292043
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 永田 裕二 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (30237531)
• 研究分担者: 大坪 嘉行 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (40342761) ; 津田 雅孝 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90172022)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: スフィンゴモナス / 環境汚染物質 / 可動性遺伝因子 / ゲノム / 進化

研究実績の概要

代表的な環境細菌であるスフィンゴモナス細菌群には特定の難分解性物質代謝能力に特化した「スペシャリスト」が数多く存在する。本研究では、申請者らが確立した有機塩素系殺虫剤γ-HCH完全分解資化細菌Sphingobium japonicum UT26株およびその類縁スフィンゴモナス細菌株の実験系を利用して、高度に難分解性の有機塩素系化合物分解能に注目し、１．スフィンゴモナス細菌群特有の基本的機能の解明、２．細胞外「環境遺伝子プール」からの新規遺伝子獲得に関わるスフィンゴモナス特有の可動性遺伝因子に関する研究、３．獲得遺伝子の最適化に関わる細胞内での酵素遺伝子進化およびゲノム構造変化に関する研究、を平行して実施し、スフィンゴモナス細菌株が特殊能力を獲得・発揮するための分子基盤を解明する。さらに得られる知見を利用して、４．スフィンゴモナス細菌細胞を利用した未利用微生物機能開発系の構築を目指す。
本年度はγ-HCH分解資化能を有するスフィンゴモンス細菌群に属するUT26株を含む４株の完全ゲノム配列を精査し、環境中でγ-HCH分解資化細菌が如何にして誕生したかに関するモデルを提唱するとともに、その一部については実験的検証を実施した。これら研究を通じて得られた一連の成果をまとめて論文投稿した。さらに、関連研究を発展させ、将来的に詳細な遺伝学的・生化学的実験を行うための系を確立した。一方、タンパク質の機能進化を実験的に検証するためのin vivo進化実験系を確立し、その有効性を提示した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27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] Complete genome sequence of Methylobacterium sp. strain AMS5, an isolate from a soybean stem (2016)
  • 著者名/発表者名: Minami T, Ohtsubo Y, AndaM, Nagata Y, Tsuda M, Mitsui H, Sugawara M, Minamisawa K
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 4 ページ: e00144-16
  • DOI: 10.1128/genomeA.00144-16
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of a gamma-hexachlorocyclohexane-degrading bacterium Sphingobium sp. strain MI1205 (2016)
  • 著者名/発表者名: Tabata M, Ohhata S, Nikawadori Y, Sato T, Kishida K, Ohtsubo Y, Tsuda M, Nagata Y
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 4 ページ: e00246-16
  • DOI: 10.1128/genomeA.00246-16
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete Genome sequence of a gamma-hexachlorocyclohexane degrader, Sphingobium sp. Strain TKS, which was isolated from a gamma-hexachlorocyclohexane-degrading microbial community (2016)
  • 著者名/発表者名: Tabata M, Ohhata S, Kawasumi T, Nikawadori Y, Kishida K, Sato T, Ohtsubo Y, Tsuda M, Nagata Y
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 4 ページ: e00247-16
  • DOI: 10.1128/ genomeA.00247-16
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of a Phenanthrene Degrader, Mycobacterium sp. Strain EPa45 (NBRC 110737), Isolated from a Phenanthrene-Degrading Consortium (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Ogawa N, Ohtsubo Y, Oshima K, Toyoda A, Mori H, Nagata Y, Kurokawa K, Hattori M, Fujiyama A, Tsuda M
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 3 ページ: e00782-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.00782-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of a polyvinyl alcohol-degrading strain Sphingopyxis sp. 113P3 (NBRC 111507) (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo Y, Nagata, Y. Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 3 ページ: e01169-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01169-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time series metagenomic analysis reveals robustness of soil microbiome against chemical disturbance (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Mori H, Maruyama F, Toyoda A, Oshima K, Endo R, Fuchu G, Miyakoshi M, Dozono A, Ohtsubo Y Nagata Y, Hattori M, Fujiyama A, Kurokawa K, Tsuda M
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 22 ページ: 413-424
  • DOI: 10.1093/dnares/dsv023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of a phenanthrene degrader Burkholderia sp. HB-1 (NBRC:110738) (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo Y, Moriya A, Kato H, Ogawa N, Nagata Y, Tsuda M
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 3 ページ: e01283-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01283-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of a polypropylene glycol and polyethylene glycol-degrading strain Sphingopyxis macrogoltabida EY-1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo Y, Nagata, Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 3 ページ: e01399-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01399-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of a polypropylene glycol-degrading strain Microbacterium sp. No.7 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo Y, Nagata, Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 3 ページ: e01400-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01400-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of Sphingompyxis macrogoltabidus type strain NBRC 15033, originally isolated as a polyethylene glycol-degrader (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo Y, Nagata, Y, Numata M, Tsuchikane K, Hosoyama A, Yamazoe A, Tsuda M, Fujita N, Kawai F
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 3 ページ: e01401-15
  • DOI: 10.1128/genomeA.01401-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bacterial clade with the ribosomal RNA operon on a small plasmid rather than the chromosome (2015)
  • 著者名/発表者名: Anda M, Ohtsubo Y, Okubo T, Sugawara M, Nagata Y, Tsuda M, Minamisawa K, Mitsui H
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 112 ページ: 14343-14347
  • DOI: 10.1073/pnas.1514326112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Properties and biotechnological applications of natural and engineered haloalkane dehagoneases (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagata Y, Ohtsubo, Y, Tsuda M
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 巻: 99 ページ: 9865-9881
  • DOI: 10.1007/s00253-015-6954-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 加藤 広海、森 宙史、永山 浩史、大坪 嘉行、永田 裕二、黒川 顕、津田 雅孝 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土壌微生物のノトバイオロジー
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会シンポジウム「微生物エコシステムを制御せよ！最先端テクノロジーがもたらす複合微生物系研究のパラダイムシフト」
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] フェナントレン分解コンソーシアムに存在する非分解菌の分解菌に対する効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川なつみ、加藤広海、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] フェナントレン分解コンソーシアムMixEPa4における構成細菌間の相互作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 守屋梓、小川なつみ、加藤広海、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] 土壌細菌Burkholderia multivoransにおけるFur制御下の機能未知遺伝子hemPの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤拓哉, 湯原 悟志, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] Burkholderia multivoransにおける鉄硫黄クラスター合成系遺伝子群の転写制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野々山 翔太, 佐藤 拓哉, 岸田 康平, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] 環境常在細菌におけるアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子adhX関与の普遍的低栄養環境適応戦略 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲葉 慎之介, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] PCB/biphenyl分解細菌株が有する新規haloalkane dehalogenase遺伝子の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 あや華, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] ハロアルカンデハロゲナーゼの細胞内酵素機能進化系の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山 旺, 森内 良太, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] DNA配列表示ツールSeqView (2016)
  • 著者名/発表者名: 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] ナフタレン分解プラスミドNAH7の接合伝達関連遺伝子traDEFの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岸田 康平, 井上 慧, 大坪 嘉行, 永田 裕二, 津田 雅孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [学会発表] 土壌細菌叢変動とレジームシフト (2016)
  • 著者名/発表者名: 大坪嘉行、加藤広海、永田裕二、津田雅孝
  • 学会等名: 第89回日本細菌学会ワークショップ「共創:微生物エコシステム構成原理」
  • 発表場所: 大阪交流センター（大阪府、大阪市）
  • 年月日: 2016-03-23 – 2016-03-25
• [学会発表] SeqView: DNA 配列/アミノ酸配列の表示ツール (2016)
  • 著者名/発表者名: 大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] 汚染土壌細菌叢の新規環境への定着及び再汚染のメタゲノム解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤広海、森宙史、渡来直生、永山浩史、大坪嘉行、永田裕二、豊田敦、黒川顕、津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] フェナントレン分解細菌Burkholderia sp.HB-1株のゲノムと芳香属分解遺伝子の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 守屋梓、小川なつみ、加藤広海、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] 遺伝学的解析を用いた芳香族化合物分解コンソーシアムにおける分解菌と非分解菌の共在機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川なつみ 加藤広海 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] 微生物群集動態の原理解明に向けた再現モデルの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡来直生、森宙史、加藤広海、大坪嘉行、小椋義俊、永田裕二、豊田敦、藤山秋佐夫、林哲也、津田雅孝、黒川顕
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] 鉄濃度依存的に発現変動する機能未知遺伝子hemPの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤拓哉 湯原悟志 野々山翔太 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] Burkholderia multivorans における鉄硫黄クラスター合成遺伝子群の転写制御に対するFur及びIscRの作用機作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野々山翔太 佐藤拓哉 岸田康平 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] ナフタレン分解プラスミドNAH7の接合伝達関連機能未知遺伝子群traDEFの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岸田康平 井上慧 大坪嘉行 永田裕二 津田 雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] 環境常在細菌が有する推定アルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子関与の新規極貧栄養環境適応機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲葉慎之介 平野丈 宇井博紀 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] 次世代シーケンサーを用いたqTnSeq法の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部史歩 大坪嘉行 永田裕二 津田雅孝
  • 学会等名: 第10回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-04 – 2016-03-05
• [学会発表] Haloalkane dehalogenases in bacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuji Nagata, Ryota Moriuchi, Yoshiyuki Ohtsubo, and Masataka Tsuda
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 環境を汚染する難分解性農薬分解遺伝子群の水平伝播 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永田裕二、大坪嘉行、津田雅孝
  • 学会等名: 第30回日本微生物生態学会年次大会シンポジウム「環境での遺伝子リスクの醸成：薬剤耐性と病原性の遺伝子伝播」
  • 発表場所: 土浦亀城プラザ（茨城県、土浦市）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-20
  • 招待講演
• [学会発表] メタゲノム情報を基盤とした汚染土壌の細菌コンソーシアムの研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤広海、小川なつみ、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • 学会等名: 第30回日本微生物生態学会年次大会
  • 発表場所: 土浦亀城プラザ（茨城県、土浦市）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-20
• [学会発表] リボソームRNA遺伝子の染色体外への移行 (2015)
  • 著者名/発表者名: 按田瑞恵, 大坪嘉行, 大久保卓, 菅原雅之, 永田裕二, 津田雅孝, 南澤究, 三井久幸
  • 学会等名: 日本遺伝学会第87回大会ワークショップ12「ゲノムとOMICSの比較から現れた遺伝と進化をめぐる驚き」
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス（宮城県、仙台市）
  • 年月日: 2015-09-24 – 2015-09-26
• [学会発表] 有機塩素系農薬分解細菌株の有機炭素源非添加無機固体培地での生育に関与する推定アルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子adhXの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 稲葉慎之介、大坪嘉行、永田裕二、津田雅孝
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会2015年度大会
  • 発表場所: 東京大学弥生キャンパス（東京都、文京区）
  • 年月日: 2015-06-29 – 2015-06-30
• [図書] Manual of Environmental Microbiology, 4th Edition (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagata Y, Tabata M, Ohtsubo, Y, Tsuda M
  • 総ページ数: 電子媒体
  • 出版者: ASM Press, Washington, DC