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水素生産利用に向けた熱水環境微生物による未知一酸化炭素代謝サイクルの解明

阐明微生物在热液环境中用于氢气生产和利用的未知一氧化碳代谢循环

基本信息

批准号：
16J11269
负责人：
大前公保
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

水素生成型 CO 資化性菌は CO デヒドロゲナーゼ (CODH) と膜結合ヒドロゲナーゼ (ECH) の複合体によって、CO 酸化と水素生成を共役させ、エネルギー保存を行う。このシンプルでユニークな呼吸装置はゲノム上で遺伝子クラスターを形成しており、水素生成型CO資化性菌を特徴づけている。しかし、CODH 遺伝子は配列が多様であり、ユニバーサルプライマーの設計が困難であるため、水素生成型 CO 資化性菌の分子生態学的研究の大きな障壁となってきた。本年度は水素生成型 CO 資化性菌の微生物生態系における機能解明を目指して研究を行った。まず、ゲノム情報が利用可能な全原核生物（約１４万３千ゲノム）において、CODH-ECH 遺伝子クラスター保有株を探索し、６門２５属４３種の６５ゲノムと未培養株６ゲノムを同定した。この中には CO 資化水素生成能が未報告の 17 属 24 種も含まれた。８億４千万配列が登録されているメタゲノムデータベースの配列をマッピングしても本遺伝子クラスターは検出されず、環境中の存在量は低いことが示唆された。また、CODH-ECH 遺伝子クラスター保有株の 16S rRNA 系統を利用した菌叢解析により、熱水環境におけるCO 資化性菌の探索を行った。九州および伊豆の泉源より採取した、100の堆積物試料における菌叢解析で得られた配列を解析した結果、幅広い泉源において Firmicutes 門の潜在的な水素生成型 CO 資化性菌が 0.1% 未満の相対存在量で分布することを初めて明らかにした。低い相対存在量のため、計画当初のメタゲノム解析が困難であることが明らかになったが、本特別研究員は CODH 遺伝子を標的とした複数のプライマーセットを設計し、多様性解析手法の基盤を確立した。

Raw water element molding CO endowment nature bacteria は CO デヒドロゲナーゼ (CODH) と membrane-bound ヒドロゲナーゼ (ECH) の complex によって, CO acidification と water element to generate を "させ, エネルギー save うを line. このシンプルでユニークな breathing device はゲノムで on heritage 伝 son クラスターを form しており, raw water element molding CO endowment sex bacteria を, 徴づけている. しかし, traces of CODH 伝は match sequence が many others であり, ユニバーサルプライマーの design difficulty がであるため, raw water element molding CO endowment sex bacteria の large molecular ecology research のきな barrier となってきた. This year, the objective of the における functional clarification of the における microbial ecosystem of the <s:1> hydrobioforming CO trophic bacteria <s:1> is to conduct <s:1> て research on を and った. まず, ゲノム intelligence が may use な the prokaryotes (about 143000 ゲノム) において, CODH - ECH but 伝クラスター retain を explore し strains, 6 door 25 genera and 43 species の 65 ゲノムと did not develop 6 strains ゲノムを with fixed した. The hydrolytic energy of にが CO in <s:1> が has not been reported が 17 genera and 24 species <s:1> contain まれた. 840 million with column が login されているメタゲノムデータベースの match column をマッピングしても this heritage 伝 son クラスターは検 out されず, low environment のは the presence of いことが in stopping された. また, CODH - ECH but 伝クラスター retain strains の 16 s rRNA system をした flora parsing により, hot water environment における CO information line elasticity bacteria の explore をった. Kyushu および izu の fountain より take した, 100 の debris における analytical で flora to られた match column を parsing した results, hiroo picture い fountain において Firmicutes door の potential な raw water element molding CO voltinism bacteria が 0.1% The unsatisfied <s:1> relative existence quantity で distribution するとをとを initial めて Ming らににたた. Low い phase is seaborne のため, plan at the beginning のメタゲノム parsing が difficult であることが Ming らかになったが, this special researcher は CODH posthumous son 伝を mark とした plural のプライマーセットをのし, multiple others in analytic methods to design the base plate を establish した.

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）

火山性環境における一酸化炭素資化性菌の分布および多様性の解明

阐明火山环境中一氧化碳同化细菌的分布和多样性

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
大前公保;福山宥斗;大黒達希;大神優祐;安田尚登;吉田天士;左子芳彦
通讯作者：
左子芳彦

水素生成型新規一酸化炭素資化性好熱細菌Calderihabitans maritimusのゲノム解析

新型产氢一氧化碳同化嗜热细菌 Calderihabitans maritimus 的基因组分析

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
大前公保;米田恭子;福山宥斗;吉田天士;左子芳彦
通讯作者：
左子芳彦

Diversity and distribution of thermophilic hydrogenogenic carboxydotrophs revealed by microbial community analysis in sediments from multiple hydrothermal environments in Japan

日本多个热液环境沉积物中微生物群落分析揭示嗜热产氢一氧化碳营养菌的多样性和分布

DOI：
10.1007/s00203-019-01661-9
发表时间：
2019
期刊：
Arch Microbiol
影响因子：
2.8
作者：
Kimiho Omae;Yuto Fukuyama;Hisato Yasuda;Kenta Mise;Takashi Yoshida;Yoshihiko Sako
通讯作者：
Yoshihiko Sako

Genomic analysis of Calderihabitans maritimus KKC1, a thermophilic hydrogenogenic carboxydotrophic bacterium isolated from marine sediment.

Calderihabitans maritimus KKC1（一种从海洋沉积物中分离出来的嗜热产氢一氧化碳营养细菌）的基因组分析。