新規の増殖因子としての細胞外鉄イオウクラスターと微生物との相互作用の解明

阐明细胞外铁硫簇与微生物作为新型生长因子之间的相互作用

基本信息

批准号：
20K15443
负责人：
五十嵐健輔
金额：
$ 2万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、生物がもつ鉄イオウクラスターと部分構造が類似しているグライガイト(Fe3S4)の存在下で代謝が変化する微生物株の取得、およびその代謝変化を誘導する機構を解析することで、環境中での細胞外鉄イオウクラスター様物質の機能と、微生物生理への影響を解明することである。前年度は、中温から高温環境、そしてアルカリ性環境からグライガイトによって増殖促進される微生物の取得に成功した。本年度は、更に単離環境の条件を拡大し、嫌気性酸性土壌、嫌気性高温油層水から同様の性質を示す微生物取得を試みた。その結果、油層水由来の微生物群集からグライガイトによる増殖促進を示すメタン菌を含む複数の株を取得することができた。加えて、より物質の授受に伴う栄養共生関係が強い微生物群集を想定し、シロアリの腸管内微生物群集から同様の性質を示す株の単離を試みた。しかし、明瞭な促進効果を示す株の取得には至っていない。上記の実験で取得した微生物株を対象に、他の微生物株からの細胞外鉄イオウクラスターの授受が可能かを検証するために、既に取得した単離株、およびカルチャーコレクションから取得した複数種の株を用い、培養上清の相互添加による増殖への影響を評価した。その結果、油層水環境からの水素利用性メタン菌については、他のメタン菌培養上清を添加した場合に微弱ながら促進効果が観察された。促進因子の特定のために、培養液に含まれる鉄イオウクラスター様構造の分析を分光学的手法等によって試みた。しかしながら、想定している対象物質の濃度が著しく小さいことが起因して、物質の特定と定量に十分な品質のデータの取得には至らなかった。現在、取得した複数の微生物株を対象に比較ゲノム解析の準備段階にあり、グライガイトによる促進機構を代謝の面から解明する試みを行っている。

本研究的目的是获得一种微生物菌株，其代谢在硅镁石（Fe3S4）存在下发生变化，其部分结构类似于生物体内发现的铁硫簇，并分析诱导这种代谢变化的机制。，阐明细胞外铁硫簇状物质在环境中的功能及其对微生物生理学的影响。去年，我们成功获得了在中高温环境和碱性环境中，灰岩促进生长的微生物。今年，我们进一步扩大了隔离环境条件，尝试从厌氧酸性土壤和厌氧高温油藏水中获取表现出相似特性的微生物。结果，我们获得了多种菌株，包括甲烷细菌，其生长受到来自油藏水的微生物群落中的灰岩的促进。此外，假设微生物群落具有与物质交换相关的强营养共生关系，我们尝试从白蚁肠道微生物群落中分离出表现出类似特性的菌株。然而，我们尚未获得显示出明显促进作用的菌株。为了验证上述实验中获得的微生物菌株是否能够从其他微生物菌株中转移胞外铁硫簇，我们使用之前获得的分离菌株与培养物保藏所获得的多个菌种相互添加培养物的效果。使用以下菌株评估生长上清液。结果表明，对于油藏水环境中的利用氢气的甲烷细菌，当添加其他甲烷细菌培养物上清液时，观察到微弱但促进的作用。为了确定促进因素，我们尝试使用光谱技术分析培养液中包含的铁硫簇状结构。然而，由于假定目标物质的浓度极低，无法获得足够质量的数据来识别和量化该物质。目前，我们正处于对获得的多个微生物菌株进行比较基因组分析的准备阶段，并试图从代谢角度阐明灰石的促进机制。