深海熱水由来超好熱菌のゲノムとメタゲノム解析に基づく有用遺伝子ライブラリーの構築

基于来自深海热液的超嗜热菌的基因组和宏基因组分析构建有用的基因库

• 批准号: 13J02043
• 负责人: 大福 高史
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02043/
• 关键词: 超好熱古細菌; ゲノム解析; 耐熱性酵素; 全ゲノム解読; ゲノムシンテニー; ウイルス; ゲノム多様化; 重金属の輸送酵素

本研究は、好熱古細菌の有する耐熱性に優れた酵素の利用に向けた基盤構築を目的としている。今年度の成果は以下の通りである。(1) 好熱性クレンアーキオータ門古細菌が有する有用遺伝子資源のカタログ化自然環境からのDNA抽出法の確立が困難であったため、未培養古細菌を含む微生物のDNAを網羅的にシーケンスできるメタゲノム解析には至らなかった。しかしながら、海洋や陸地の熱水環境に生息する(超)好熱菌から構成されるクレンアーキオータ門に属する古細菌分離株について、産業上有用な遺伝子資源のカタログ化に成功した。クレンアーキオータ門古細菌の9属26種から合計43株のゲノム配列をNCBIのReference Sequence databaseより得て、同属内合計240ペアの古細菌を網羅的にゲノム比較した。それぞれの古細菌は多くの独自の代謝関連遺伝子を保有していた。代謝関連遺伝子の機能を詳細に解析した結果、エネルギー生産やアミノ酸代謝に関与する遺伝子が多く認められた。好熱古細菌が保有する遺伝子がコードする酵素は高い耐熱性が見込まれ、将来的な応用利用が期待できる。(2) 好熱性クレンアーキオータ門古細菌のゲノム進化の様式クレンアーキオータ門古細菌の進化に関する学術的に重要な知見を得た。進化とともにゲノム上の遺伝子の位置関係が変化する古細菌は、多様な環境適応を示すゼネラリストである一方、海洋性超好熱古細菌エアロパイラム属を含む10ペアのクレンアーキオータ門古細菌は、ゲノム縮小化が起こった後、自身の生息環境に適応したスペシャリストであると推察された。スペシャリストではその祖先生物で不必要な遺伝子を脱落させ、遺伝子レパートリーが類似していることが示された。さらにスペシャリストは、自身のゲノムの変化を許容しにくいものの、ウイルスと相互作用することでゲノム可塑性を示すことが示唆された。

This study aimed to explore the utilization of enzymes for substrate construction in thermophilic archaea. This year's achievements are as follows. (1)It is difficult to establish DNA extraction methods for the detection of useful gene resources in cultured archaea and the detection of DNA from uncultured archaea. In the hot water environment of the sea and land, the composition of (super) thermophilic bacteria is composed of archaea isolates belonging to the genus, and the successful transformation of industrially useful genetic resources. A total of 43 strains of 9 genera and 26 species of archaea were identified in NCBI Reference Sequence database. The archaea of the ancient Chinese language have many unique metabolic related genes. The function of metabolic related genes was analyzed in detail, and the results showed that the gene production and acid metabolism were related to the gene recognition. Thermophilic archaea have been found to have high heat tolerance enzymes and are expected to be used in the future. (2)The important knowledge about the evolution of thermophilic archaea was obtained. The evolution of archaea is related to the positional relationship of the genes on the surface. The archaea are diverse and environmentally friendly. One side, the marine super-thermophilic archaea are diverse and belong to a genus. The archaea are diverse and environmentally friendly. The ancestors of the two species are not necessarily descended from each other, but descended from each other. In addition, the interaction between the two groups is not only a matter of time but also a matter of time.

项目成果

一酸化炭素資化性好熱菌Carboxydothermus pertinax のCO 代謝

一氧化碳同化嗜热菌 Carboxydothermus pertinax 的 CO 代谢

• 发表时间: 2013
• 作者: Yasuko Yoneda;Takashi Yoshida;Takashi Dafiuku;Takayuki Kitamura;Takahiro Inoue;Sanae Kano;Yoshihiko Sako.;米田恭子・吉田天士・川市智史・大福高史・北村崇行・井上喬裕・鹿野早苗・高部圭司・安田尚登・今田千秋・左子芳彦;米田恭子・吉田天士・安田尚登・今田千秋・左子芳彦;鹿野早苗・米田恭子・吉田天士・北村崇行・大福高史・井上喬裕・福山宥斗・高尾郷介・左子芳彦;福山宥斗・米田恭子・高尾郷介・大福高史・井上喬裕・吉田天士・左子芳彦
• 通讯作者: 福山宥斗・米田恭子・高尾郷介・大福高史・井上喬裕・吉田天士・左子芳彦

熱水環境中の一酸化炭素資化性好熱Carboxydothermusの分子生態学的研究

热液环境中一氧化碳同化嗜热菌Carboxydothermus的分子生态学研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 鹿野早苗;米田恭子;吉田天士;北村崇行;大福高史;井上喬裕;福山宥斗;高尾郷介;左子芳彦
• 通讯作者: 左子芳彦

好熱古細菌クレンアーキオータ門のゲノム進化

嗜热古菌 Crenarchaeota 的基因组进化

• 发表时间: 2014
• 作者: ◯大福高史;吉田天士;左子芳彦.
• 通讯作者: 左子芳彦.

一酸化炭素を資化する好熱菌の分離と性状解析

利用一氧化碳的嗜热细菌的分离和表征

• 发表时间: 2013
• 作者: Yasuko Yoneda;Takashi Yoshida;Takashi Dafiuku;Takayuki Kitamura;Takahiro Inoue;Sanae Kano;Yoshihiko Sako.;米田恭子・吉田天士・川市智史・大福高史・北村崇行・井上喬裕・鹿野早苗・高部圭司・安田尚登・今田千秋・左子芳彦
• 通讯作者: 米田恭子・吉田天士・川市智史・大福高史・北村崇行・井上喬裕・鹿野早苗・高部圭司・安田尚登・今田千秋・左子芳彦

Genome variation in the hyperthermophilic archaea Aeropyrum

超嗜热古菌 Aeropyrum 的基因组变异

• 发表时间: 2013
• 作者: Daifuku T;Yoshida T;Kitamura T;Kawaichi S;Inoue T;Nomura K;Yoshida Y;Kuno S;and Sako Y.
• 通讯作者: and Sako Y.