지하 발견! 막-캡슐화 된 게놈이있는 스피드 바카라아

국립 연구 연구소 선진 산업 과학 기술 연구소 [이시무라 카즈히코 (Ishimura Kazuhiko) 회장] (이하 "AIST"로 언급 됨) ( "AIST"로 언급) [연구 부서 Mitsuhata Yuji 연구 부서 Mitsuhata Yuji] Katayama Yasuki의 최고 연구원, 리서치 디비전, 리서치 연구 부서, Biological Process Division, Biological Process Division, Biological Process Division, Biologic 생물학적 자원 및 정보 인프라 연구 그룹 Nobu Masaru Konishi, Kusada Hiroyuki 연구원, Kamagata Yoichi, Tamaki Hideyuki, Tamaki Hideyuki, 일본 전자 공동 연구 책임자, 일본 Izumi OI], EM 비즈니스 일본 Co Kazuhiro] Uematsu Katsuyuki, 해양 지구 과학 학부 전문가 섹션 책임자와 협력하여 천연 가스 분야와 같은 지하 환경에서 메탄 생성 활동에서 중요한 역할을하는 RT761 균주를 성공적으로 배양했습니다 이 균주는 전형적인 스피드 바카라아와 근본적으로 다른 세포 구조를 가지며, 유전자 정보를 갖는 게놈 DNA는 세포 내 "막"으로 덮여 있었다 또한 RT761 균주는 가장 높은 분류 클래스 "게이트"레벨의 새로운 스피드 바카라아 종임을 증명 하고이 균주를 나타내는 새로운 phylum을 나타냅니다Atribacterota(Atribacterota)는이 균주의 새로운 종입니다Atribacter laminatus라는 새로운 이름을 제안했습니다 (Atricacter laminatus)

인생은"원핵 생물"미녀(예 : 대장균 및 젖산 스피드 바카라아와 같은 스피드 바카라아) 및"진핵 생물"유기체그것은 두 가지 범주 (예 : 인간, 동물, 식물, 곰팡이 등)로 크게 나눌 수 있습니다 둘 사이의 중요한 차이 중 하나는 막 (핵막)에 의해 세포 내에서 게놈 DNA가 캡슐화되는지 여부이며, 원핵 생물은 핵막을 갖는 것으로 밝혀지지 않았다 그러나 이번에는 재배했습니다a. laminutus구조 RT761은 원핵 생물이 가지고 안되는 "게놈 DNA를 감싸는 세포 내 막"을 가졌다 그것은 원핵 생물의 기본 특성이 재검토 될 가능성을 보여주고 그것들을 재정의해야 할 가능성을 보여줍니다 또한이 변형을 나타내는 새로운 게이트Atribacterota는 전 세계에 메탄이 ​​설립 된 지하 환경 (천연 가스장)입니다메탄 수화물등에 광범위하게 사는 스피드 바카라아 그룹 중 하나이므로 지하 환경에서 발견되는 활성 메탄 생성 활동을하는 지하 미생물의 실제 상태와 역할을 설명하는 데 기여할 것으로 예상됩니다

이 결과는 2020 년 12 월 14 일 (영국 시간)Nature Communications잡지에 게시

미생물은 너무 작아서 육안으로 볼 수 없으므로 실험실에서 그들을 재배하고 재배하여 특정 미생물 종의 특성을 배우는 것이 일반적입니다 그러나 지구상의 다양한 환경에 사는 대부분의 미생물은 인위적으로 재배되고 재배 될 수 없습니다 유전자가 배양을 사용하지 않고 환경에서 직접 분석 할 때, 배양 할 수있는 알려진 종들과 다른 다양한 종이 있습니다 우리가 알려지지 않은 미지수의 미생물의 특성에 대해 배양하고 배울 수 있다면, 우리는 지구의 활동을 지원하는 환경 미생물의 활동을 이해하고 궁극적으로 지구 환경의 보존과 지구 자원의 안전하고 효율적인 사용에 기여할 수 있습니다

천연 가스의 주요 성분 인 일부 메탄은 지하 미생물에 의해 생산되었으며, 지하 환경에서 미생물 활동에 대한 이해는 천연 가스 자원의 효율적인 사용과 자원의 양에 대한 정확한 평가로 이어진다 고 믿어집니다 또한, 다양한 배양 미생물이 존재하는 지하 환경은 새로운 미생물 자원을 개발하기에 이상적인 장소입니다

지질 조사 센터와 생물 공학 분야의 AIST 통합 현장 연구 연구의 일환으로 천연 가스 분야 및 유전과 같은 지하 환경을 대상으로하는 미생물 활동을 명확하게하는 것을 목표로합니다 치바 현에 분포 된 남부 칸토 가스 필드에는 지하 미생물의 활동에 의해 생산 된 많은 양의 메탄이 있으며 일상 생활을 천연 가스로 지원합니다 효율적인 사용 측면에서 중요한 연구 과목입니다 이번에는이 분야의 융합 연구를 통해 재배 된 재배 기술, 지식, 경험 및 노하우를 사용하여 사우스 칸토 가스 분야의 형성수 및 퇴적물 샘플에서 스피드 바카라아를 분리하고 배양하기 위해 노력해 왔습니다

또한,이 연구의 일부는 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 과학 연구부 (JP17K15183, JP18H05295, JP18H02426) 및 과학 및 기술 기관 (JST)의 Mical-Group Control의 지원을 통해 수행되었습니다 (JPMJER1502)

이번에는 사우스 칸토 가스 필드의 형성수와 퇴적물 샘플이 새로운 Phyla로 분류 된 새로운 스피드 바카라아 종이 분리되고 배양 된 지 5 년이 지났습니다 Phylum은 스피드 바카라아의 분류 클래스의 최상위에 있기 때문에 균주의 참신함은 매우 높아서 분류 학적 결과가 중요합니다 또한, 지금까지, RT761 균주와 관련 종의 존재는 심해 퇴적물, 온천, 유전 및 메탄 발효기와 같은 산소가없는 환경에서 유전자 정보로만 널리 발견되었습니다 특히, 메탄 수화물이 분포 된 심해 해저 퇴적물에서, 그들은 환경을 나타내는 배양되지 않은 스피드 바카라아 종으로 발견되었으며,이 스피드 바카라아 그룹이 메탄 수화물과 지하 천연 가스 자원의 기원에서 수행하는 역할을 밝히는 데 많은 관심이있었습니다

투과 전자 현미경을 사용한 균주 RT761의 세포 내 구조의 관찰그램 음성 스피드 바카라아와 동일한 세포막 구조 (외막 및 세포막) 이외에, 게놈 DNA를 덮는 세포 내에 다른 막이 존재 하였다 (도 1) 세포 분열 동안 게놈 DNA의 국소화 (도 2A)는 형광 현미경 영상 기술을 사용하여 조사되었고, 두 개의 개별 게놈 DNA (도 2B, 청색) 둘 다 세포 내 막에 의해 덮여 있음을 밝혀냈다 (도 2B, 빨간색) 진핵 생물의 특징으로 간주 될 수있는 "게놈 DNA를 감싸는 내부 막"이 RT761의 원핵 생물의 세포에서 관찰되었다는 것은 매우 놀라운 결과였다

셀 내의 막 구조를 더 자세히 관찰하려면 Japan Electronics Co, Ltd필드 방출 냉동 전자 현미경(Cryo Arm^TM300)를 사용하여, 자연 상태에 가까운 세포가 세계 최고 해상도에서 관찰되었고, 멸균 적으로 시각화되었으며, RT761 균주에는 3 개의 독립적 인 막이 있음을 확인했습니다 (그림 3) 생명 활동의 기본 특성은 유전자 정보를 분배하는 게놈 DNA가 세포 내의 국소 공간에서 복제된다는 사실과 같은 알려진 스피드 바카라아의 특성과 다를 가능성이 높으며, 수명 활동을 유도하는 단백질이 DNA 복제 부위로부터 물리적으로 분리 된 다른 공간에서 합성 될 가능성이 높다 이것은 또한 세포 구조의 조직과 스피드 바카라아 및 세포 진화를 포함한 원핵 생물의 기능을 이해하는 데 흥미로운 발견이다

고유 한 세포 구조 외에도 균주 RT761은 지하 유기물을 분해하고 메타노겐에 수소를 공급하는 능력이있는 것으로 밝혀졌습니다 이것은 균주 RT761로 대표되는 새로운 Phyla로 분류 된 스피드 바카라아가 지하 천연 가스 자원의 형성에 중요한 역할을한다는 것을 나타냅니다

이번에는 공식 과학적 이름에는 라틴어 "laminatus"가 포함됩니다 이는 RT761 균주를 배양 할 때 처음으로 드러난 독특한 세포 구조로 인해 "계층화 된"을 의미합니다Atribacterota(Atribacterota) 게이트 이름 지정 제안과 함께,AtribacterotaPhyla를 나타내는 Phyla RT761 표준 스피드 바카라아 균주의 새로운 종Atribacter laminatus(Atricacter laminatus)로 제안 이것은 새로운 phylum과 스피드 바카라아를 명명하는 것을 제안하는 AIST의 세 번째 사례입니다 (첫 번째 경우 :라이브 바카라 : 생명의 새벽에 분기 된 알려지지 않은 균주 인 Gemmatimonas aurantiaca의, 두 번째 예 :바카라 하는 법 AIST : 새로운 "Gate")

이 발견에 근거하여​​AtribacterotaPhyla 스피드 바카라아의 세부 사항을 정의하는 것은 실제로 메탄 생성 과정에서 수행하는 역할을 설명하는 것을 포함하여 실제로 깊은 지하 환경에서 수행됩니다 또한 스피드 바카라아의 진화 초기에 분기되었습니다Atribacterota우리는 또한 Phylum이 독특한 세포 구조를 갖는 진화 경로를 명확하게하기 위해 노력합니다

◆ Phylum

생물학적 분류의 분류 클래스 중 하나 스피드 바카라아는 분류 수준이 높으며 계통 발생학, 계급, 질서, 가족, 속 및 종으로 나뉩니다 스피드 바카라아 종은 가장 높은 분류 클래스에 의해 33 Phyla로 분류 될 수 있습니다 이 외에도, 배양 된 균주가없고 환경에서 직접 얻은 유전자 서열에 의해서만 계통 발생 학적으로 만 인식되는 78 개의 "후보 계통 발생학"이 있습니다 (Genome Dexonomy Database,https : //gtdbecogenomicorg/) 배양 할 수 없기 때문에 그 특성은 크게 알려지지 않았으며 종은 정의되지 않습니다 이번에 재배 된 RT761 균주는Atribacteria그것은 임시 과학적 이름 (Atribacteria)을 가진 후보 Phylum에 속합니다Atribacterota를 제안했습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 원핵 생물/진핵 생물

생활은 원핵 생물과 진핵 생물로 크게 나눌 수 있습니다 원핵 생물에는 스피드 바카라아와 고고가 포함됩니다 원핵 생물 세포는 유전자 정보 (핵막)를 보유하고있는 DNA를 포함하지 않고 그대로 세포에 존재합니다 한편, 인간을 포함한 진핵 세포의 DNA는 핵이라는 구조로 존재하며 이중 막 (핵막)으로 덮여있다 핵 외에도 에너지가 생산되는 곳이며 복잡한 구조를 갖는 미토콘드리아와 같은 다양한 소기관이 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 메탄 수화물

천연 가스의 주요 성분 인 메탄과 물 분자로 구성된 얼음 모양의 물질을 메탄 수화물이라고합니다 메탄 수화물은 일본 주변의 물에도 존재하며 에너지 자원이 될 것으로 예상됩니다 천연 가스 및 유전뿐만 아니라 메탄 수화물은 미생물에 의해 생성 된 메탄도 포함합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 그람 음성 스피드 바카라아

스피드 바카라아는 막의 특성에 따라 그람 양성 및 음성 스피드 바카라아로 광범위하게 나눌 수 있습니다 그람 음성 스피드 바카라아는 얇은 펩티도 글리 칸 층을 가지며 외부 외막이 있습니다 한편, 그람 양성 스피드 바카라아는 두꺼운 펩티도 글리 칸 층을 가지며 외부 막이 없다 기술적으로 그램 염색은 크리스탈 바이올렛에 의해 탈색되는 스피드 바카라아로 정의됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 필드 방출 냉동 전자 현미경

필드 방출 냉동 전자 현미경은 냉동 상태에서 빠르게 냉동 된 세포 및 생체 분자 (스피드 바카라아, 정제 된 단백질, 바이러스 등)를 관찰 할 수있는 기술 및 장치입니다 장치에 장착 된 전계 방출 전자 건은 높은 간섭을 갖는 전자 빔을 제공하여 고해상도의 고 대비 전송 전자 현미경 이미지를 관찰 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]