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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。

Hydrogen-producing CO-degrading bacteria 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 and hydrogenation are the main reasons for co-operation and preservation. Breathing device for breathing deviceーを Formation しており, Hydrogen-producing CO-degrading bacteria を特徴づけている.しかし, CODH 伝子は配arrayが多様であり, ユニバーサルプライマーのDesign Difficulty であるため, Hydrogen-generating CO The research on the molecular ecology of chemical bacteria is a big barrier. This year, the functional elucidation of the microbial ecosystem of hydrogen-generating CO-degrading bacteria was carried out.まず, ゲノムInformation が Utilization Possible な Prokaryotes (approximately 143,000 ゲノム) において, CODH-ECH There are 6 phylums, 25 genera, 43 species of 43 species of の６５ゲノムと uncultivated strain 6ゲノムをtongdingした.この中には CO Hydrogen production capacity has not been reported. 17 genus, 24 species, まれた. 840,000,000 allocations are registered. The main character is the original one, and the amount of existence in the environment is low.また、CODH-ECH クラスターKeeping strain の 16S rRNA system をUtilization したBacteria analysis により、Hot water environment におけるCO-infected bacteria のExploration を行った. Kyushu およびIzu no spring source より collected した, 100の sediment samples における bacterial colony analysis で got られた arrangement を analysis した results, width 広い spring source において Firmicutes The potential hydrogen-producing CO-degrading bacteria in the door are 0.1%, and the amount of the bacteria present is not affected by the presence of the bacteria. The amount of existence of the low phase is のため, the original analysis of the plan was difficult であることが明らかになったが, this special researcher は CODH The design of the plural design of the とした plural design and the multi-analysis method has been established.

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

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。

DOI：
10.1128/aem.00832-17
发表时间：
2017
期刊：
Appl. Environ. Microbiol.
影响因子：
0
作者：
Kimiho Omae;Yasuko Yoneda;Yuto Fukuyama;Takashi Yoshida and Yoshihiko Sako
通讯作者：
Takashi Yoshida and Yoshihiko Sako

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

原核生物の 16S rRNA 系統における一酸化炭素 (CO) デヒドロゲナーゼの分布パターンを利用した水素生成型 CO 資化菌の分子生態

利用原核 16S rRNA 谱系中一氧化碳 (CO) 脱氢酶的分布模式研究产氢 CO 同化细菌的分子生态学