深海古細菌の細胞表層：特異な糖タンパク質の鎧で達成される超高温・高圧環境への適応

深海古菌细胞表层：独特的糖蛋白装甲实现对超高温高压环境的适应

• 批准号: 22KJ1983
• 负责人: 宮崎 うらら
• 金额: $ 2.18万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1983/
• 关键词: 古細菌; 深海底熱水活動域; 糖鎖

本研究の目的は、細胞表層を覆うSレイヤーと呼ばれる独自の糖タンパク質による、超好熱深海古細菌の極限環境適応機構を分子レベルで理解し、応用可能性を評価することである。初年度である本年は、対象となる独自の微生物株の大量培養システムの構築および生理生化学的性状の解明を行なった。本研究で対象とする超好熱深海古細菌は、培養難度の高さと細胞密度の低さが特徴である。構造解析に必要となる膨大な細胞量を比較的短期間で確保するため、独自の大型培養装置を開発する必要があった。研究計画では培養液の攪拌と気相の通気による高効率な細胞培養装置の開発を予定していたが、本培養では可燃性の水素ガスを気相とすることから配管の安全性に懸念が生じ、当初の設計の大幅な見直しを余儀なくされた。最終的に、大型インキュベーターと耐圧ガラス瓶を使用した、気相や培養液の漏洩リスクの低い新規培養システムを開発し、これを用いた培養に成功した。また、本研究で対象とする古細菌は申請者が独自に分離したものであり、遺伝的新規性の高い新種であることが示唆されている。本株およびその近縁株の生理生化学的な性状は、細胞表層構造解析における基盤的知見となるものであり、その解明が急務であった。本年度は、基本的な至適増殖条件および、呼吸基質や有機物の利用能を調査した。しかし、対象微生物の培養の不安定性ゆえ、これらの結果の再現性が低く、繰り返しの実験が必要であった。これまでに行なった複数回の実験結果から、信頼性の高い生理生化学的性状が明らかになりつつある。次年度は引き続き、これらの性状解析を優先して進め、構造解析の結果を解釈する上で必須の知見を得る予定である。

The purpose of this study is to evaluate the molecular structure and application potential of the ultra-thermophilic deep-sea archaea in the study of cell surface coating and its independent carbohydrate quality. In the first year, the construction of mass culture system and the interpretation of physiological and biochemical characteristics of individual microbial strains were carried out. In this study, super-hot deep-sea archaea were characterized by high difficulty in culture, low cell density and high temperature. Structural analysis is necessary to ensure the development of a large-scale culture device in a short period of time The study plan raised concerns about the high efficiency of the cell culture apparatus for agitation and ventilation of the culture medium, the flammability of the culture medium, the safety of the piping, and the significant clarity of the original design. Finally, the large-scale culture medium and the pressure resistant culture medium bottle were successfully used. In this study, archaea were isolated from applicants and new species were identified. The physiological and biochemical characteristics of this plant are analyzed, and the knowledge of the substrate is analyzed. This year, the basic conditions for growth and utilization of organic matter in respiratory substrates were investigated. The instability of culture of microorganism, the reproducibility of the results are low, and the stability is necessary. The results of the multiple cycles are different, and the reliability is high. Physiological and biochemical traits are different. In the next year, we will give priority to the analysis of characteristics, and the analysis of structural results.