Research concept

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これまでの微生物研究の多くは、特定の微生物を直接分析したり改変したりするものでした。その手法によってこれまでに多くの知見が得られてきていますが、特定の微生物のもつ特有な機能や機構はその細胞でないと活用できない場合がほとんどです。 しかし遺伝子工学の進歩により、幾つかの微生物では大規模なゲノム改変が可能となり、特定の微生物が持つ機能（原理）を導入して再現することが可能になってきています。
そこで本研究室では、ある微生物の有する特定の機能を理解そして応用することを目指して、その機能を異なる微生物において機能させることを目指します。

いくつかの遺伝子はモデル微生物での機能的発現が困難な事があります。これまで、そのような機能がみられない遺伝子はそのままにされており、それらの遺伝子がなぜ異なる微生物では機能しないかという知見の蓄積は進んでいません。そこで、その知見及び改善技術の蓄積を目指しています。
現在は、異化代謝に関連する機能や異化代謝と細胞のロバストネスの関係性を研究対象としています。

Research projects

• 微生物の特異な代謝機構に関する研究
  嫌気的な環境下でのプロピオン酸酸化はプロピオン酸酸化細菌と水素資化性メタン生成菌の共生関係が必要ですが、プロピオン酸の酸化にはそれぞれの微生物特有の代謝機構が関係しています。我々は、プロピオン酸酸化細菌のプロピオン酸から水素やギ酸を生成する機構に着目し研究を行っています。一方、極限環境に生存する微生物の持つ遺伝子はそれぞれのもつ特異な代謝を他の微生物に付与できる可能性があります。現在は、高アルカリ環境に存在する古細菌特有の遺伝子の大腸菌での発現を試みています。

• 微生物の代謝とロバスト性に関する研究
  微生物のロバスト性、特に熱に対する対応と代謝との関わりを研究しています。大腸菌が高温での生育に必要とする経路がどの経路であり、それらによって合成される中間代謝物がどのように高温生育に必要かを調べています。一方、特定の物質を生産する大腸菌の代謝経路の最適な構築方法についても研究しています。

• 微生物細胞を利用して遺伝子の機能を可視化する研究
  ゲノムの加工が容易になりつつあり、蛍光タンパク質やタグによってターゲットの遺伝子の発現をモニタリングすることができます。これらの方法を用いて、大腸菌の内部代謝やタンパク質発現を可視化する方法を検討しています。

Using microorganisms

• Escherichia coli
• Pelotomaculum thermopropionicum
• Methanothermobacter sp.
• Bacillus subtilis
• Corynebacterium glutamicum
• Cupriavidus necator
• Shewanella oneidensis

Techniqus

• 微生物の培養
  • 培地
  • 酸素ありでの培養
  • 酸素なしでの培養
  • 水素での培養
• 微生物の超低温保存
• 菌体観察
  • 蛍光顕微鏡
  • プレートでの蛍光観察
• DNAの抽出
  • ゲノム抽出
  • プラスミド抽出
  • アガロースゲル電気泳動
• DNAの加工
  • PCR
  • Gibson assembly
  • iVec3
• 微生物の形質転換
  • ヒートショック
  • エレクトロポレーション
  • 接合
  • P1 transduction
  • lambda RED recombination
• タンパク質の抽出と分析
  • 菌体の破砕
  • 超遠心
  • SDS-PAGE
  • Western blotting
  • タンパク質の精製
• 物質分析
  • 分光分析
  • 蛍光分析
  • ガスクロマトグラフィー
  • 液体クロマトグラフィー
  • 質量分析
• バイオインフォマティクス
  • データベース検索
  • PCRプライマーデザイン
  • 遺伝子解析
  • ゲノム情報解析
  • トランスクリプトーム解析
  • その他オミックス解析
• 代謝シミュレーション
  • Flax Balance Analysis
• プログラム言語やプログラム
  • Ruby
    • Bioruby
  • R
    • Bioconductor
  • Python
    • cobrapy
  • Julia
  • SQL
    • SQLite3
  • Commandline tools
    • Homebrew
    • Primer3

Equipments

• 天秤
• pHメーター
• 純水製造装置
  • ADVANTEC
• 滅菌器
• クリーンベンチ
• 恒温機
• 振盪温度調節装置
  • TAITEC
  • Eppendorf ThermoMixer C
• 嫌気チャンバー
  • Bacbasic
• 細胞破砕装置
  • MPB FastPrep 24
  • フレンチプレス (共通)
• 遠心機
  • KUBOTA 3740
  • KUBOTA PlateSpin3
  • Hitachi 超遠心機 (共通)
• サーマルサイクラー
  • Applied Biosystems GeneAmp PCR System 2700
  • Bio-rad T100
  • Takara
• 電気泳動装置
  • Takara Mupid-exU
• トランスイルミネーター
  • UV
  • LED 470 530
• 画像解析装置
  • ATTO PrintGraph
• 分光光度計
  • Shimadzu UV-1850
  • Berthold biochrom Libra S12
• 蛍光分光計
  • 日本分光 FP-6200
• 蛍光顕微鏡
  • Nikon type 120
• Bioanalyzer
  • Agilent 2100
• デープフリーザー
• 冷凍庫
• 冷蔵庫
• 冷蔵チャンバー
• ガスクロマトグラフィー
  • Shimadzu GC-8A TCD
• 液体クロマトグラフィー
  • Waters Alliance (共通)
  • Shimadzu LDx (共通)
• タンパク質クロマトグラフィー
  • Cytiva AKTAprime plus (貸与)