| 研究課題/領域番号 |
25292206
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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, 学内共同利用施設等, 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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| 研究実績の概要 |
有害化学物質汚染環境でどのような細菌集団や分解酵素遺伝子群が分解の主たる役割を如何に果たすかの包括的解明のために、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で、当該細菌集団メタゲノムの解析と、分解能を示す細菌株や分解酵素遺伝子群の取得・解析を実施している。
有害芳香族化合物汚染環境由来で昨年度分離していたフェナントレン(Phn)分解コンソーシアム(MixEPa4)において少数派であったPhn完全分解細菌株EPa45の分解能は、MixEPa4由来のPhn非分解Burkholderia属Bcrs1W株共存下で「増強」されたが、更なる解析で、後者株「増強」能は、前者株Phn分解能を促進するADN効果とPhnによる前者株生育阻害を緩和するSGI効果に起因することを示した。さらに、MixEPa4非由来でProteobacteria門の様々な細菌株を用いた検討から、(1) SGI効果はBcrs1W株以外にもPhn非分解の多様なBurkholderia属細菌株のみが有すること、(2) SGI効果を示すがAND効果を有さない菌株が存在すること、そして、(3) Bcrs1W株のSGI効果発揮には、その生細胞がEPa45株と接触する必要があること、を示した。また、EPa45株の全ゲノム配列をscaffold数1レベルまでに決定し、6.2 Mbの本菌ゲノムが支配するPhn完全分解経路の特色を見出すともに、SGIとANDの両効果を有するBcrs1W株のドラフトゲノム配列を決めた。一方、EPa45株のPhn分解中間産物であるフタル酸の分解をBcrs1W株が促進することで、Bcrs1W株がAND効果を発揮する可能性は低いと示唆された。
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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。
昨年度において、Phn分解コンソーシアム内で少数派であり続けたPhn完全分解細菌株と優占化していた非分解細菌株との「再構成」共培養系で、非分解細菌株は完全分解細菌株の「分解能」を増強させることを見出した。今年度においては、分解能「増強」現象に関して更に踏み込み、(1)本現象が独立した2つの効果から構成されることの明示、(2) SGI効果は特定属内細菌株が共通に備える生物現象であるという普遍性の提示、そして、(3) 本効果は、異種細菌間で知られている「共生的相互依存関係」を司る既知機構とは異なる新規機構に起因することを示唆、した点で、独創性と新規性に富む成果と見なせる。分解菌の分解能が非分解菌の共在により「増強」されたという論文が国外で発表されているものの、非分解菌の分類学的同定に留まり、この点で「増強」の機構の追求にも力点を置く本研究は独創的であり、研究の進展具合を考慮すると本研究に先導性がある。そして、次項で記載する研究の推進方策を実施することで、「非分解細菌株による完全分解細菌株の更なる分解能増強」機構が解明できよう。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数多くあるが、本研究を更に発展させることで、「期待通りの分解能を発揮できない」機構の提示に繋がると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、とりわけ以下の2点に力点をおいた研究を実施する。
今年度に明らかにしたSGI効果の詳細機構の解明に取り組む。EPa45株のPhn感受性を支配する機構を分子遺伝学的手法で明らかにする。また、Epa45株と特定Burkholderia属株の共培養時にPhn存在下で転写が大幅に変動する両株の遺伝子群を検出し、Phn分解に直接的に関与する遺伝子群と分解自体への関与が乏しいと想定される遺伝子群の双方に関して、これら機能の詳細をゲノム科学並びに分子遺伝学の手法を用いて明らかにする。
共存する非分解菌の分解菌分解能「増強」現象に関して更なる普遍性/特異性の提示をめざす。すなわち、今年度までに対象としてきたEPa45株とは異なるPhn分解細菌株や他の芳香族化合物の分解細菌株の各分解能に対して、様々な非分解細菌が共存時に「増強」作用を有するかを検討する。増強該当時には、上記のようなSGI効果やAND効果が関与するかを提示する。
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