The Methylobacterium 学
植物はペクチンの分解でメタノールを生成・放出しています。Methylobacterium属細菌はこのメタノールを炭素源・エネルギー源として利用でき、主に葉上で優占化しています。メタノール脱水素酵素(Methanol dehydrogenase, MDH)によってメタノールをホルムアルデヒドへ酸化します。またこれまで知られていたMxaFIというカルシウム依存型の酵素がメタノール生育には必須と考えられていました。本属細菌のゲノムにはMxaFIと相同性を示す遺伝子XoxFが存在していましたが、その機能は長らく不明でした。2011年にXoxFはランタノイドに依存する酵素であることが発見されました。ランタノイドに依存する酵素は他には知られていません。本属細菌は二つのMDHの発現をランタノイドの有無に応じて切り替えています(ランタノイド・スイッチ）。ランタノイドの菌体内への取り込み、細胞内での蓄積、ランタノイドの存在の感知、これはいったいどのような機構によるものでしょうか。
Plants release methanol as a byproduct of pectin demethylation. Methylobacterium species can utilize this methanol released from plants as a carbon and energy source, and as a result they predominate on the plant surfaces. They have methanol dehydrogenases (MDHs) that oxidize methanol to formaldehyde. An MDH known as MxaFI is a calcium-dependent enzyme and is believed to be necessary for methanol growth. The genomes of the genera encode another MDH like gene named as xoxF, but its function had been mysterious. In 2011, XoxF was found to be lanthanide dependent MDH. There is no other enzyme so far known as lanthanide-dependent. Methylobacterium species switches their expression depending on the availability of lanthanides (lanthanide switch). What is the mechanism for the sensing, uptake and storage of lanthanide?
本属細菌はこれまで60種ほどが知られています。私たちは植物から分離した本属新種細菌についても報告しており、またゲノムの情報を駆使してこれらの種の大まかな分類群について、その分離源(水圏、土壌、根圏、葉圏等）の違いやメタノール代謝酵素や経路の違い、ビタミン要求性などに特徴があることを見いだしています。この種の多様性を生み出すものは何でしょうか？
The genus contains 60~ species. We have found some new species isolated from plants. Using genome data of all species now it is known that their genomic and phenotypic differences are shaped by their environmental niches (water, soil, rhizosphere, and phyllosphere).
本属細菌はメタノールが超絶大好きなので、メタノールの濃度が高い方向へと泳ぐことが出来ます(化学走性）。細菌の走化性にはMCPというセンサータンパク質が基質を認識し、リン酸化やメチル化などを通じて鞭毛の回転方向を制御することで走化性を実現しています。環境細菌は多くのMCPを持っており、本研究室のモデル菌であるMethylobacterium aquaticum 22A株では52個ものセンサーを持っています。私たちはこの中でメタノールへの走化性に関与するMCPを３つ発見しています。さてこれらMCPはどうやってメタノールを感知しているのでしょう。
They are mad for methanol so much, and exhibit directional swimming motility toward higher concentration of methanol (chemotaxis for methanol, methylotaxis). Generally methyl-accepting chemotaxis proteins (MCPs) recognize the ligand (substrate) and the signal is transmitted to flagellar motor through phosphorylation and methylation of chemotaxis proteins. Environmental bacteria possess many sensor MCPs, and M. aquaticum strain 22A has as many as 52 MCPs. We found three methylotaxis MCPs. How these MCPs operate methylotaxis?
Methylobacteriumじゃないプロジェクト
研究所の分野横断的研究チームであるフィールドフローラ研究チームでは、研究所圃場を舞台として、イネ・オオムギの二毛作の生産性を支える微生物叢の構造と機能について研究を行っています。これまでイネとオオムギでは(当然ですが）根圏の微生物叢が異なること、肥料の有無に応答する微生物が存在すること、3年間の追跡研究で微生物叢が再構成されること、根圏土壌から根に至るまでの空間的距離に応じた特異的な微生物叢が構成されることなどを見いだしています。
An inter-laboratory collaboration group, field flora research team, sweats to investigate the structure and function of microbial community in the rhizosphere of rice and barley grown in the institute’s experimental field. We found that the microbiome structure between rice and barley are completely different, there are some microorganisms that are affected by fertilization, during 3 years of study the microbiome is reconstructed reproducibly, and the distance from roots shapes the microbiome structure.
オオムギの根圏微生物を網羅的に分離同定し、新種細菌を見いだしています。この菌はオオムギの根に特異的に多く存在しており、紫色のコロニーを形成します。この菌は何故オオムギの根に多く存在するのでしょう。
We also tried to isolate microorganisms from barley rhizosphere and found novel species. This microorganism is predominant in barley roots, and produces violet pigments. Why is this guy predominant in the roots?