Visualization of environmental toxicity by the genetically induced bioluminescence and fluorescence signals

通过遗传诱导的生物发光和荧光信号可视化环境毒性

• 批准号: 17K05899
• 负责人: 柄谷 肇
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K05899/
• 关键词: 生物発光; 発光細菌; 細菌ルシフェラーぜ; ルシフェラーゼコード遺伝子; 大腸菌; シアン化物; 無機ヒ素化合物; 生物発光可視化; ルシフェラーゼ; 環境毒性物質; 活性酸素種; 呼吸阻害; 蛍光タンパク質; 生細胞可視化; 蛍光発光; 環境毒性; 細胞毒性

呼吸阻害性の環境毒性物質の生物発光可視化を目的として、これまでに構築した過酸化水素感受性発光関連遺伝子をベースに、特に感度とS/N比の向上、並びに再現性の向上を目指して遺伝子機能の強化を進めた。遺伝子機能強化に関して、ルシフェラーゼ遺伝子クラスター（luxCDABFEG）よりルシフェラーゼ反応に直接関与しないluxGを削除した。29年度ではペルオキシダーゼコード遺伝子プロモーター（katG’）の部分配列を使用していたが、30年において、katG’の全領域をlux遺伝子（luxCDABFE）との融合に供した。融合遺伝子の作製はIn-Fusion反応を用いて行い、制限酵素処理したプラスミドpETBlue-2に挿入した。宿主大腸菌としてE.coli-BL21(DE3)株を引き続き使用した。呼吸阻害性の環境毒性物質として、無機ヒ素化合物およびシアン化物を対象とし、特にシアン化物に着目した。予備的な実験結果から、新規に作製した遺伝子で形質転換した大腸菌の液体カルチャーにシアン化物イオンを添加することにより、添加後1時間以内に最大発光が観察されることがわかった。さらに液体カルチャーに１～２％となるようにアルギン酸を溶解することにより、発光強度が約２倍増大することまた発光誘導の再現性が向上することを見出した。他方、対数期の発光大腸菌をアルギン酸ゲルに固定化することにより、最大発光到達時間を約12時間遅延させることが可能となり、結果的に測定法の多様性が高められた。発光強度とシアン化物濃度の間には正の相関性が成立し、ゾルの系では低濃度シアン化物の可視化を実現し、検出下限は0.01 mg/Lであった。他方ゲルの系の場合、測定範囲の上限をおよそ100 mg/Lまで広げられた。上述の通り、アルギン酸ミクロ環境と機能強化した発光大腸菌を組合せた環境毒性の生物発光可視化のための基盤技術を確立した。

Respiratory hindrance environmental toxicants biological phosphorescence can be used for acidified water sensitivity photosensitivity index N ratio, and the effect of biological phosphorescence indicates that the machine can enhance the performance. The sub-machine can be used to enhance the performance of the device, the sub-machine (luxCDABFEG), the driver, the driver, the driver, In the 29th year, there is a partial arrangement of "use", "30 years", "katG'", and "integration" of the full range of lux children (luxCDABFE) in the year 29. Fuse the baby to make the In-Fusion, make the enzyme to control the enzyme, and make the enzyme to make the pETBlue-2 into the cell. The host strain E.coli-BL21 (DE3) was introduced into the host strain. Respiratory harmful environmental toxicants, inorganic compounds, chemical compounds, and special chemicals are targeted at each other. The results of the test results for the equipment, the new specification for the display of bacteria, the liquid and chemical products of the equipment, and the maximum luminescence monitoring temperature within 1 hour after the addition. The temperature of the liquid is 1. 2%. The acid dissolves the acid, and the light intensity is about twice as strong as the light guide. On the other hand, the other side and several phases showed that the bacteria were immobilized, and the maximum photospecific time was about 12 times. The results of the test showed that it was possible to test the temperature and the results. The correlation between the light intensity and the temperature, the positive correlation between the light intensity and the temperature, the correlation between the light intensity and the temperature, the correlation between the light intensity and the temperature, the correlation between the light intensity and the temperature, the correlation between the light intensity and the temperature, the correlation between the light intensity and the temperature, the correlation between the light intensity and the temperature, the correlation between the light intensity and the temperature are established, and the lower limit of 0.01 mg/L is obtained. The other party is responsible for the completion and determination of the upper limit of the range. 100 mg/L. The above-mentioned environmental equipment can be used to strengthen the combination of photosensitive bacteria and environmental toxic. biological phosphorescence can enhance the establishment of basic technology.

项目成果

アルギン酸ゲルに固定化された生物発光大腸菌による活性酸素種誘導性毒性物質の可視化

固定在藻酸盐凝胶上的生物发光大肠杆菌对活性氧诱导的有毒物质的可视化

• 发表时间: 2017
• 作者: Karartani;Hajime・Fukao;Yoshiki・Ihara;Yutaka;葛川大毅・巴山博之・柄谷肇
• 通讯作者: 葛川大毅・巴山博之・柄谷肇

活性酸素種が誘導する細菌ルシフェラーゼ反応による環境毒性物質の発光可視化

通过活性氧诱导的细菌荧光素酶反应对环境有毒物质进行发光可视化

• 发表时间: 2017
• 作者: Karartani;Hajime・Fukao;Yoshiki・Ihara;Yutaka;葛川大毅・巴山博之・柄谷肇;岩上諒太朗・柄谷肇;伊原裕・岩上諒太朗・柄谷肇;柄谷肇・伊原裕・岩上諒太朗;柄谷肇・深尾嘉希・巴山博之・伊原裕・葛川大毅・岩上諒太朗
• 通讯作者: 柄谷肇・深尾嘉希・巴山博之・伊原裕・葛川大毅・岩上諒太朗

Characterization of environmental toxicity sensing Escherichia coli harboring plasmid with bacterial bioluminescence or fluorescence producing gene

带有细菌生物发光或荧光产生基因的质粒的环境毒性传感大肠杆菌的表征

• 发表时间: 2017
• 作者: Karartani;Hajime・Fukao;Yoshiki・Ihara;Yutaka
• 通讯作者: Yutaka

毒性物質の生細胞可視化を目指した活性酸素種感受性細菌青色蛍光タンパク質コード遺伝子の開発

开发活性氧敏感的细菌蓝色荧光蛋白编码基因，用于有毒物质的活细胞可视化

• 发表时间: 2017
• 作者: Karartani;Hajime・Fukao;Yoshiki・Ihara;Yutaka;葛川大毅・巴山博之・柄谷肇;岩上諒太朗・柄谷肇;伊原裕・岩上諒太朗・柄谷肇;柄谷肇・伊原裕・岩上諒太朗
• 通讯作者: 柄谷肇・伊原裕・岩上諒太朗

Bioluminescence Microplate Assay of Cyanide with <i>Escherichia coli</i> Harboring a Plasmid Responsible for Cyanide-dependent Light Emission in Alginate Microenvironment

使用携带负责藻酸盐微环境中氰化物依赖性发光的质粒的大肠杆菌进行氰化物生物发光微孔板测定

• DOI: 10.2116/analsci.19n014
• 发表时间: 2019
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: KARATANI Hajime;FUSE Yasuro;MIZUGUCHI Hirotaka;MONJI Shogo;OYAMA Hiroshi;WAKU Tomonori;IWASAKI Masashi
• 通讯作者: IWASAKI Masashi