Development of prokaryotic growth accelerator using ribosomal RNA

利用核糖体RNA开发原核生长促进剂

• 批准号: 21K14771
• 负责人: 佐藤 悠
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Yamaguchi University (2022)Osaka University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14771/
• 关键词: リボソームRNA; 増殖速度; バクテリア; プラスミド; 微生物操作技術

これまでに天然環境からさまざまな性質を有する原核生物が単離され、工業、医療、食品製造、水処理などの幅広い分野にて利用されてきた。一方、ユニークな性質を持ちながらも、増殖の遅さがネックとなり研究・開発を断念せざるを得ない微生物群が多々存在する。そのため、新たな産業応用の原石となる微生物を発掘するためには、原核生物の増殖速度を加速させる技術の開発が不可欠であり、本研究課題では微生物の増殖速度の制御が可能であるかどうかを検証する。環境微生物の増殖速度に関する1つの事実として、「タンパク質合成の翻訳機構に関与するリボソームRNA(rRNA)遺伝子をより多く有する種ほど増殖が速い傾向にある」。本知見より更に一歩踏み込み、rRNA遺伝子の発現量を人為的に改変させ、微生物の増殖速度への影響評価を行う。一般的な原核生物はゲノム上に複数コピーのrRNA遺伝子を持ち、種によってゲノム上の遺伝子の位置が異なる。また、全てのコピー間で塩基配列が同一でない場合があり、rRNA ごとに性質が同一でない可能性がある。上記の２つの問題により、一般的な原核生物を利用した検証は困難である。そこで本研究ではプラスミド上にのみ1種類のrRNA遺伝子を有する属細菌を利用し、そのコピー数を変化させることで問題の解決を試みた。当該年度は細菌の培養条件の最適化、有効な抗生物質マーカーの選抜、形質転換用のプラスミド構築を完了し、形質転換法を確立した。現在、同時並行にてError prone PCR法により推定複製領域に該当する部位に変異を導入した変異ライブラリーを構築している。

迄今为止，已经从自然环境中分离出具有各种特性的原核生物，并已在各种领域中使用，包括工业，医疗，食品生产和水处理。另一方面，有许多微生物群具有独特的特性，但由于身体的生长缓慢而被迫放弃研发。因此，为了发掘成为新工业应用的原始石材的微生物，必须开发技术来加速原核生物的增长率，并且该研究主题将检查是否可以控制微生物的增长率。关于环境微生物的生长速率的一个事实是，“参与蛋白质合成的转化机制的核糖体RNA（RRNA）基因更多的物种往往会更快地生长”。我们比这一发现更进一步，人为地修改rRNA基因的表达水平，并评估对微生物生长速率的影响。常见的原核生物在基因组上具有多个rRNA基因的副本，基因组中基因的位置因物种而异。此外，所有副本之间的基本序列可能并不相同，并且每个rRNA的性质可能不相同。由于以上两个问题，很难使用常见原核生物进行验证。因此，在这项研究中，我们尝试通过使用仅在质粒上具有一种类型的rRNA基因并改变这些细菌的拷贝数来解决问题。在今年，完成了细菌培养条件的优化，有效的抗生素标志物的选择以及构建用于转化的质粒，并建立了转化方法。当前，使用易于的PCR方法同时构建突变库，其中在对应于推定复制区域的位点引入突变。

项目成果

温度適応に必要なものは何か？ー例外的な微生物を例にー

温度适应需要什么？

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 悠;岡野憲司;本田孝祐;佐藤 悠
• 通讯作者: 佐藤 悠

原核生物における多様な温度適応機構（Mechanisms underlying the temperature adaptation in prokaryotes）

原核生物温度适应的机制

• 发表时间: 2021
• 期刊: 環境バイオテクノロジー学会誌
• 作者: 佐藤 悠;岡野憲司;木村浩之;本田孝祐
• 通讯作者: 本田孝祐

好熱菌由来のヒートショックタンパク質による大腸菌のストレス耐性強化

嗜热菌衍生的热休克蛋白增强大肠杆菌的应激耐受性

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 悠;岡野憲司;本田孝祐
• 通讯作者: 本田孝祐

Production of optically pure D-lactic acid from renewable resources

利用可再生资源生产光学纯 D-乳酸

• 发表时间: 2017
• 作者: 岡野憲司;濵真司;野田秀夫;近藤昭彦;本田孝祐;Kenji Okano
• 通讯作者: Kenji Okano

好熱好酸性アーキアThermoplasma acidophilum由来の2種類のセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼの異種発現及び機能解析

嗜热嗜酸古菌嗜酸热原体两种丝氨酸羟甲基转移酶的异源表达和功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤 悠;Maruf Ilma Fauziah;佐々木 由佳;Krebs Anastasia;Nieber Jochen;谷口 博範; 岡野 憲司;木谷 茂; Restiawaty Elvi;Akhmaloka;本田 孝祐
• 通讯作者: 本田 孝祐