2016 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive, spatiotemporal study and applied research of carboxydotrophs
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16H06381
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
左子 芳彦 京都大学, 農学研究科, 教授 (60153970)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 天士 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80305490)
安田 尚登 高知大学, 教育研究部自然科学系理学部門, 教授 (90175646)
緒方 博之 京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
五斗 進 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(新領域融合研究センター及びライフサイエンス統合データベースセンター), ライフサイエンス統合データベースセンター, 教授 (40263149)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 一酸化炭素資化性菌 / CO代謝 / ゲノム解析 / 海洋コア / メタンハイドレード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、強力な一酸化炭素(CO)利用能を有するCO資化菌を総合的に理解し、二酸化炭素削減と次世代炭素循環の創生を目指す。本年度の研究成果は、以下の通りである。
(1)一酸化炭素資化性好熱菌の分離とメタゲノム解析
鰻温泉(鰻池)、白浜温泉、山之城温泉、小松地獄、塚原温泉といった陸上熱水環境から一酸化炭素資化性好熱菌の分離を試みた。まず菌叢解析により、CO資化を軸とする生態系は確認できなかったが、温泉が属する火山帯により、微生物群集構造が大きく異なった。また泉源ごとに局所的な菌叢が形成されることに加え、同一泉源でも時系列により優占種が大きく変遷した。これらの試料からCO資化菌として、Carboxydocella属2株をCarboxydothermus属1株の分離培養に成功した。渥美半島沖のメタンハイドレート胚胎コアサンプルおよび鹿児島湾海底熱水域の海底コアサンプルから、CO資化能を示す微生物は得られなかった。
(2)分離株のゲノム解析とオミックス解析に基づく未知CO代謝の解明
上記鰻池由来Carboxydocella属UL-O1株のドラフトゲノム解析を行った。UL-O1はCOデヒドロゲナーゼ（CODH）遺伝子を3個有していた。うち2個は炭酸固定及びエネルギー保存に寄与する既報型であった。一方、本菌はさらに金属酵素の成熟因子近傍に位置するCODH遺伝子を保有し、本種固有のCO代謝機構の存在が示唆された。Carboxydothermus属におけるトランスクリプトーム解析により、CO代謝時に転写変動した96遺伝子を特定した。水素生成に関わるヒドロゲナーゼ及び還元力獲得CODH遺伝子群が含まれていた。上流解析からCO転写調節因子が認識可能な回文構造の新規モチーフ配列を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
国内の多様な火山性熱水環境、および海洋コアより試料採取を行い、微生物群集構造の特徴づけを進めることができた。また、CO資化菌の分離、ゲノムの記載、トランスクリプトーム解析を行い、次年度以降のオミックス解析の基盤を構築した。しかしながら、CO資化菌が優占する環境でのメタゲノム解析までには至らず、上記の評価となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
CO資化菌の分子マーカーとなるCOデヒドロゲナーゼ遺伝子を標的とした縮合プライマーセットを設計し、CO資化性菌の生息環境の効率の良いスクリーニング法を確立する。また、古代型CO資化菌の解析に向けて、堆積物中に生残する胞子の高効率な精製方法を確立する。また、CO代謝ネットワークの構築に向け、CO代謝時におけるCO資化菌のメタボローム解析を行う。
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[Journal Article] Draft genome sequences of two hydrogenogenic carboxydotrophic bacteria, Carboxydocella sp. strains JDF658 and ULO1, isolated from two distinct volcanic fronts in Japan.2017
Author(s)
Fukuyama, Y., Oguro, T., Omae, K., Yoneda, Y., Yoshida, T. and Sako, Y.
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Journal Title
Genome Announcements
Volume: 未定
Pages: 未定
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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