How fast can E. coli grow? - Investigating the efficiency limit of a proliferation system

大肠杆菌的生长速度有多快？

基本信息

批准号：
20K20301
负责人：
北原圭
金额：
$ 12.65万
依托单位：
Okayama University (2020)Hokkaido University (2017-2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-06-30 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

代表者は、生物システムを非生物システムから区別する性質である「自己増殖能」を効率性の観点から徹底的に理解することを試みるために本研究を実施している。特に、生命（＝増殖）システムの本質を理解するためには、その化学的な最大効率を明らかにする必要があると考えた。究極的には２分とか３分とかで倍加するような生物を開発することを目指す研究を通じ、「最も生物らしいひとつのシステム」がどのように構築し得るのかについてアプローチしたいと考えている。今年度は昨年度に続き、申請書記載の研究計画を実施するとともに、異なる観点の研究項目も実施した。まず、自然界から増殖速度が大きい（倍加時間が短い）バクテリアを探索する技術を完成させ、複数の高速増殖（分離）株を入手することに成功した。これらの株の内いくつかについて、次世代シーケンサーを用いたゲノム解析を行った。ゲノムの大きさ（長さ）は増殖速度とは相関せず、因子Xと名付けた別の因子が増殖速度の高速化に寄与していることが推測された。今後の研究では、この仮説を検証するための研究を展開したいと考えている。また、本研究では大腸菌の増殖速度を最大限に高めることができる培養条件を既に構築しているが、こちらについても更なる条件検討を行うことにより効率的に大腸菌を増殖させる条件が明らかになってきた。また、培地添加物として培地中に導入すると効果的であるいくつかの成分を特定することができ、それらの添加量も最適化した。なお、バクテリアの増殖に対する律速となるのは、タンパク質合成装置リボソームの主成分であるリボソームRNA (rRNA)の数であることが古くから指摘されている。高速培養条件、あるいは高速増殖株で翻訳系にどのような変化が起きるのかについても併せて検討していく予定である。

代表正在进行这项研究，以试图彻底理解“自我增殖能力”，这是从效率的角度将生物系统与非生物系统区分开的特性。特别是，我们认为，要了解生命（=增殖）系统的本质，有必要阐明其最大化学效率。通过研究的目的是开发最终在两三分钟内翻一番的生物，我们想处理“一个对生物最独特的系统”如何构建。今年，与上一个财政年度一样，我们从不同角度实施了以申请表和研究项目编写的研究计划。首先，我们完成了一项技术，以搜索自然界高增长率（短时间）的细菌，并成功获得了多个快速增长（孤立的）菌株。其中一些菌株是使用下一代测序仪的基因组分析。基因组的大小（长度）与生长速率无关，并且据推测，名为X因子X的另一个因子X促进了增长率的提高。未来的研究希望开发研究以检验这一假设。此外，在这项研究中，已经建立了可以最大化大肠杆菌生长速率的培养条件，但是对这种情况的进一步检查也导致了大肠杆菌有效生长的条件。此外，可以识别出一些有效的成分，这些组件可以识别为培养基添加剂，并且这些添加剂的量已得到了优化。长期以来一直指出，细菌生长的限速因子是核糖体RNA（RRNA）的数量，核糖体RNA（rRNA）是蛋白质合成装置核糖体的主要成分。我们还将考虑高速培养的条件，以及在快速增长菌株中如何在翻译系统中发生变化。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Complete Genome Sequence of Staphylococcus arlettae Strain P2, Isolated from a Laboratory Environment

DOI：
10.1128/mra.00696-19
发表时间：
2019-11-01
期刊：
MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS
影响因子：
0.8
作者：
Yu, Hiroki;Taniguchi, Makoto;Kitahara, Kei
通讯作者：
Kitahara, Kei

Complete Genome Sequence of Vibrio rotiferianus Strain AM7

DOI：
10.1128/mra.01591-19
发表时间：
2020-05
期刊：
Microbiology Resource Announcements
影响因子：
0.8
作者：
K. Miyazaki;Apirak Wiseschart;K. Pootanakit;Kei Kitahara
通讯作者：
K. Miyazaki;Apirak Wiseschart;K. Pootanakit;Kei Kitahara

What cultivation medium supports the fastest growth of Escherichia coli?

什么培养基支持大肠杆菌生长最快？

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yu Hiroki;Taniguchi Makoto;Uesaka Kazuma;Wiseschart Apirak;Pootanakit Kusol;Nishitani Yudai;Murakami Yota;Ishimori Koichiro;Miyazaki Kentaro;Kitahara Kei;Kei Kitahara
通讯作者：
Kei Kitahara