Approach to the substance of bacterial extracellular genetic information storage device

细菌胞外遗传信息存储装置物质的探讨

基本信息

批准号：
22K19124
负责人：
永田裕二
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

人工の殺虫剤で環境が汚染されると、環境常在細菌が、特殊性の高い分解酵素遺伝子を細胞外から獲得することで分解細菌が「誕生」する。しかし、それら遺伝子の直接の進化的起源が推測できる配列は膨大な量のゲノム・メタゲノム情報にも見出されない。すなわち、細菌は現在のメタゲノム解析技術では検出不可能な未知の「細胞外遺伝情報記憶システム (Extracellular Genetic Information Storage Device: EGISD)」から必要に応じて適当な遺伝子を獲得し、利用する術を有していると考えられる。本研究では、この細菌の「EGISDを利用する機能」を用いて、「EGISDの実体」と「それを利用する機構」を解明することを目的とする。研究成果は、微生物の未開拓な潜在能力の効率的利用手法への展開が期待できる。初年度は、殺虫剤gamma-HCH (HCH) の資化能力を有する天然の分解細菌ゲノムに散在する分解遺伝子群をクラスター化して類縁株に導入することで作製した人工のHCH分解細菌を元に作製したキャプチャリング株が、当該遺伝子の導入で実際に資化能を回復することを確認した。一方、EGISDの候補である膜小胞 (MV) をHCH分解細菌が産出すること、およびHCH資化に必須なABCトランスポーター遺伝子破壊株が野生株より多量のMVを放出することを確認し、MVに含まれるDNAの塩基配列決定を試みた。MVに含まれるDNA量が少なく、十分量のリードを得ることができなかったが、可動性遺伝因子関連のDNA領域が他の領域に比べて高比率で存在することを示唆する結果が得られた。

当环境受到人工农药污染时，当环境中的细菌从细胞外获得高度专业化的降解酶基因时，分解细菌就会诞生。然而，在大量的基因组/宏基因组信息中尚未发现可以推断这些基因的直接进化起源的序列。换句话说，细菌有能力从未知的“细胞外遗传信息存储装置（EGISD）”中获取并利用当前宏基因组分析技术无法检测到的适当基因。这项研究的目的是利用这种细菌的“利用EGISD的功能”来阐明“EGISD的实体”和“利用它的机制”。研究结果有望带来有效利用微生物未开发潜力的方法。第一年，我们通过将分散在具有同化杀虫剂γ-六氯环己烷（HCH）能力的天然降解细菌基因组中的降解基因聚集在一起，创建了一种人工六氯环己烷降解细菌，并将其引入相关菌株中得到了证实。通过引入该基因，所创建的捕获菌株实际上恢复了其同化能力。另一方面，我们证实六氯环己烷降解细菌会产生膜囊泡（MV），这是 EGISD 的候选者，而且六氯环己烷同化所必需的 ABC 转运蛋白基因破坏菌株比野生菌株释放更多的 MV我们尝试对 MV 中包含的 DNA 进行测序。尽管由于MV中含有少量DNA而无法获得足够量的读数，但结果表明与可移动遗传元件相关的DNA区域比其他区域存在更高的比例。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

土壌細菌の機能と進化

土壤细菌的功能和进化

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
永田裕二;Stari Leonardo;加藤広海;大坪嘉行
通讯作者：
大坪嘉行

Uncovering the Dynamics of Microbial Genomic Structure and Function in Relation to Carbon Source Variation: An Investigation of Taxonomic Succession and Metagenome Composition

揭示微生物基因组结构和功能与碳源变化相关的动态：分类演替和宏基因组组成的研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Leonardo Stari;Hiromi Kato;Yoshiyuki Ohtsubo;Yuji Nagata
通讯作者：
Yuji Nagata

PCB分解細菌の可動性遺伝因子ICEKKS102Tn4677 の oriT における TraR標的の探索

在PCB降解细菌移动遗传元件ICEKKS102Tn4677的oriT中搜索TraR靶点

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
松本哲;永田裕二;大坪嘉行
通讯作者：
大坪嘉行

Cupriavidus株が長期持続的g-HCH分解細菌集団形成の鍵である

Cupriavidus 菌株是长期持续降解六氯环己烷的细菌群体形成的关键

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐子川さやか;加藤広海;大坪嘉行;永田裕二
通讯作者：
永田裕二

土壌細菌機能発現を支える種間相互作用

支持土壤细菌功能表达的种间相互作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐子川さやか;加藤広海;大坪嘉行;永田裕二;永田裕二
通讯作者：
永田裕二

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SDGｓを踏まえた社会科授業の理論

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DOI：
发表时间：
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作者：
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通讯作者：
井田仁康

Isolation of aromatic ring-hydroxylating oxygenase genes by cultivation-independent functional screening of metagenome from soil artificially contaminated with aromatic hydrocarbons

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发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
大坪嘉行;奥野周;永田裕二;津田雅孝;大畑智史ら;永山浩史ら;H. Kato et al.;M. Tabata et al.;Y. Nagata et al.;H. Nagayama et al.
通讯作者：
H. Nagayama et al.