2011 Fiscal Year Annual Research Report
細菌細胞が非分裂条件下で生きのびる機構とエネルギーの関係
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11J06231
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
菅野 菜々子 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 非分裂条件 / 飢餓生残 / 光合成細菌 / ストレス応答 / 代謝動態 / メタボローム |
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| Research Abstract |
【研究目的】細菌は生態系の中で分解者・生産者という重要な役割を担っている。自然環境中では栄養資源の量が変動するため、細菌は栄養源が豊富な時に分裂・増殖し、それ以外の期間は分裂せずに生きのびていると考えられる。
しかし非分裂条件下で、細菌細胞が生きのびるために必要なエネルギー量やエネルギーの使用用途の詳細はよくわかっていない。本研究では細菌の非分裂条件下での生存機構をエネルギー(ATP)との関係から明らかにするために、光からATPを獲得できる光合成細菌を利用して、非分裂条件下でATPを消費している生理活性とATP維持に関わる細胞状態を特定する。
【23年度研究計画】23年度は、(1)材料となる光合成細菌種の検討、(2)ATP消費に関与する生理状態の特定と種によるATP消費の違いの検討を行った。
【23年度研究成果】
(1)これまで使用した細菌種に1種加えた4種で非分裂条件下での生存性を観察したところ、Rhodopseudomonas palustrisが最も長く生存した。R. palustrisの非分裂条件下での生理状態を詳しく解析することで、生存性に関与する生理状態だけでなく細菌細胞が長く生存するための要因を特定することにもつながると考えられた。
(2)非分裂条件下での代謝動態を明暗条件下で比較したところ、暗条件下(エネルギー供給なし)では代謝産物量に偏りが見られ、この偏りが暗条件下での生存率の低下に関与する可能性が示唆された。代謝動態をエネルギー状態のみを変えて解析した先行例はほとんどなく、本研究でエネルギー状態と代謝動態との関係について新たな知見を得ることができた。また、浸透圧・高温ストレス条件下での生存性を種間で比較したところ、R. palustrisが最も生存することができた。生存性の高かったR. palustrisは、他の種に比べて少ないATP消費で細胞状態を維持できる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
23年度に予定していた計画の大部分を遂行できた。当初予定していた遺伝子に注目した実験は検討の上23年度は着手しなかったが、当初予定していなかったアプローチである代謝動態解析・ストレス実験により、研究目的の非分裂条件下での生理状態とエネルギーとの関係について新たな知見を得ることに成功した。以上から、当初の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、(1)これまでの成果を論文にまとめることと(2)生存性に関与する遺伝子と生理状態(代謝動態以外)の特定を行う。※当初、2～3菌種同時に上記の研究を進める予定だったが、ゲノム構造が種間で異なり必ずしも比較対象にならないことから、R.palustrisに対象を絞って研究をすすめることとする。なお研究内容次第では他の菌種を使用する。
(2)-1:種間比較の結果、最も長く生存したR.palustrisを使用する。非分裂条件下での遺伝子発現解析と遺伝子欠損株作成により、非分裂条件下での生存性に関与する遺伝子を特定する。
(2)-2:細胞膜強度をはじめとした活性測定により非分裂条件下での生存性と生理状態との関係を明らかにする。
また光強度を変えた時の生存性・生理状態の解析も行う。
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