Approach to the substance of bacterial extracellular genetic information storage device

细菌胞外遗传信息存储装置物质的探讨

• 批准号: 22K19124
• 负责人: 永田 裕二
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19124/
• 关键词: 細菌進化; ゲノム; 未開拓遺伝子資源; 膜小胞; 挿入配列; 可動性遺伝因子; environmental pollutants; evolution; mobile genetic elements; membrane vesicle; insertion sequence

人工の殺虫剤で環境が汚染されると、環境常在細菌が、特殊性の高い分解酵素遺伝子を細胞外から獲得することで分解細菌が「誕生」する。しかし、それら遺伝子の直接の進化的起源が推測できる配列は膨大な量のゲノム・メタゲノム情報にも見出されない。すなわち、細菌は現在のメタゲノム解析技術では検出不可能な未知の「細胞外遺伝情報記憶システム (Extracellular Genetic Information Storage Device: EGISD)」から必要に応じて適当な遺伝子を獲得し、利用する術を有していると考えられる。本研究では、この細菌の「EGISDを利用する機能」を用いて、「EGISDの実体」と「それを利用する機構」を解明することを目的とする。研究成果は、微生物の未開拓な潜在能力の効率的利用手法への展開が期 待できる。初年度は、殺虫剤gamma-HCH (HCH) の資化能力を有する天然の分解細菌ゲノムに散在する分解遺伝子群をクラスター化して類縁株に導入することで作製した人工のHCH分解細菌を元に作製したキャプチャリング株が、当該遺伝子の導入で実際に資化能を回復することを確認した。一方、EGISDの候補である膜小胞 (MV) をHCH分解細菌が産出すること、およびHCH資化に必須なABCトランスポーター遺伝子破壊株が野生株より多量のMVを放出することを確認し、MVに含まれるDNAの塩基配列決定を試みた。MVに含まれるDNA量が少なく、十分量のリードを得ることができなかったが、可動性遺伝因子関連のDNA領域が他の領域に比べて高比率で存在することを示唆する結果が得られた。

Artificial pesticides pollute the environment, and the environment is often contaminated by bacteria, and the high specificity of the enzyme gene is obtained outside the cell, and the decomposing bacteria are born. The origin of the direct evolution of the gene is speculated, and the sequence of the gene is expanded. In order to obtain and utilize the necessary information from the Extracellular Genetic Information Storage Device (EGISD), it is necessary to identify the impossible and unknown "Extracellular Genetic Information Storage Device"(EGISD). This study aims to clarify the function of EGISD utilization, the mechanism of EGISD utilization, and the purpose of EGISD utilization. The results of this study are expected to reveal the effective utilization of unexploited potential of microorganisms. In the first year, the ability of natural bacteria to decompose gamma-HCH (HCH) was confirmed. The ability of natural bacteria to decompose gamma-HCH (HCH) was confirmed. The ability of artificial bacteria to decompose gamma-HCH (HCH) was confirmed. One side, EGISD candidate for membrane vesicles (MV) HCH decomposition bacteria to produce, and HCH resources must be ABC to produce, and the wild strain to release a large number of MV, and to confirm, MV contains DNA base alignment determination. MV contains less DNA than 10 percent of DNA, and mobility factors are associated with DNA domains that have a higher ratio than other domains.

项目成果

土壌細菌の機能と進化

土壤细菌的功能和进化

• 发表时间: 2023
• 作者: 永田裕二;Stari Leonardo;加藤広海;大坪嘉行
• 通讯作者: 大坪嘉行

PCB分解細菌の可動性遺伝因子ICEKKS102Tn4677 の oriT における TraR標的の探索

在PCB降解细菌移动遗传元件ICEKKS102Tn4677的oriT中搜索TraR靶点

• 发表时间: 2023
• 作者: 松本 哲;永田 裕二;大坪 嘉行
• 通讯作者: 大坪 嘉行

Uncovering the Dynamics of Microbial Genomic Structure and Function in Relation to Carbon Source Variation: An Investigation of Taxonomic Succession and Metagenome Composition

揭示微生物基因组结构和功能与碳源变化相关的动态：分类演替和宏基因组组成的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Leonardo Stari;Hiromi Kato;Yoshiyuki Ohtsubo;Yuji Nagata
• 通讯作者: Yuji Nagata

異なる無菌土壌への細菌集団移植時の菌叢形成

细菌群体移植到不同无菌土壤过程中细菌菌群的形成

• 发表时间: 2022
• 作者: 平野 翔子;加藤 広海;大坪 嘉行，永田 裕二
• 通讯作者: 大坪 嘉行，永田 裕二

CO₂-dependent High-yield Growth of a Heterotrophic Bacterium under Oligotrophic Conditions

寡营养条件下异养细菌依赖 CO₂ 的高产生长

• DOI: 10.50963/jenvbio.22.1_9
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Environmental Biotechnology
• 作者: 永田 裕二;加藤 広海;大坪 嘉行
• 通讯作者: 大坪 嘉行