| 研究課題/領域番号 |
25292206
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
津田 雅孝 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90172022)
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| 研究分担者 |
黒川 顕 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (20343246)
永田 裕二 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (30237531)
大坪 嘉行 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (40342761)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 環境汚染 / 細菌 / メタゲノム / 分解酵素遺伝子 |
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| 研究概要 |
環境残存性有害化学物質の分解には環境棲息細菌集団が大きな役割を果たすが、どのような細菌集団や分解酵素遺伝子群が汚染環境で分解の主たる役割を如何に果たすかの包括的取り組みは未着手のままであり、本研究では単純化した人工的汚染化閉鎖環境に一定環境由来細菌集団を接種した実験系により、当該細菌集団メタゲノムの生物情報学解析と、実際に分解能を示す各種の分解酵素遺伝子群や細菌株の取得・解析を実施し、添加環境汚染物質に対する細菌集団適応様式の包括的解明をめざしている。
汚染物質添加閉鎖系土壌を用いた我々の従来研究で、4種汚染物質を土壌に同時添加、一定期間経過後に本汚染化土壌由来細菌集団を回収していた。上記汚染物質のうちフェナントレンのみを炭素源とした無機最小液体培地に当該細菌集団を接種して集積培養したのちに同寒天培地で単集落を得た。多くの取得単集落は、通常の集積培養の場合と異なり、複数属細菌株から構成されるフェナントレン分解コンソーシアであった。特定コンソーシアに関して、そこから単離していた当該物質完全分解細菌株のドラフトゲノム配列解析に基づき、本株での当該物質完全分解経路を推定した。一方、本コンソーシアの更なるフェナントレン液体培地集積過程の菌叢変動を16S rRNA遺伝子amplicon sequencingで解析した結果、フェナントレン分解過程に依存することなく菌叢構成は安定で、また、コンソーシア内での完全分解細菌株の優占化は認められなかった。さらに、当該コンソーシアから単離した非分解細菌株と完全分解細菌株との「再構成」共培養系で、非分解の2細菌株は完全分解細菌株の分解能を著しく増強させることを見出した。本分解能増強を司る分子機構等は現在検討中だが、再構成共培養系で完全分解細菌株の分解能増強への非分解菌寄与を明示した意義は大きい。
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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
研究目的の大局的観点から見ると概ね順調に進展している。実験室系で強力な環境汚染物質完全分解能を示す様々な細菌株を単独で実汚染環境に接種しても期待通りの分解能を発揮しないという報告が多くあったが、初年度の成果をもとにした本研究を更に発展させることで、上記の「期待通りの分解能を発揮できない」分子機構を明示できよう。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究目的遂行に大きな障害となりうる問題点は見出されていない。上記の「非分解細菌株による完全分解細菌株の分解能増強」分子機構の詳細解明をさらに進めるとともに、非コンソーシア由来で進化系統的に関連性の薄い様々な非分解細菌株が当該増強効果を発揮するかを検討し、増強能に関する普遍性を明らかにする。
一方、上記フェナントレン液体培地集積細菌群には既得完全分解株以外でフェナントレンやその代謝産物の一部分解酵素の遺伝子のみを担う細菌株の存在する可能性も踏まえ、当該酵素の遺伝子の検出・同定、そして解析を本研究グループが確立済みの様々な手法を用いて取り組む。
さらに、初年度集積培養法は回分培養だが、濃度の異なる回分培養や連続培養により今までとは異なる酵素発現細菌株が集積される可能性が極めて高く、上記細菌集団に関して初年度とはフェナントレン濃度が異なる回分培養や連続培養を実施し、集積された菌株やその分解に関わる酵素や遺伝子を提示する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初の研究計画においては、特定フェナントレン分解コンソーシアの更なるフェナントレン液体培地集積過程の複数時点におけるメタゲノムshotgun sequencingを予定していた。ただ、研究開始後に「非分解細菌株による完全分解細菌株の分解能増強」現象を見出し、本現象の更なる解析に力点を置いた。このために消耗品費が多額である予定のshotgun sequencing実施をとりあえず中断した。
次年度使用額は、当初計画していた上記shotgun sequencing実施・解析を次年度にも継続することによって生じたものであり、次年度での本目的実施に必要な経費として、平成26年度請求額とあわせて使用する予定である。
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