2024/05/24 更新

写真a

マチダ コウシ
町田 光史
所属
理工学術院 先進理工学部
職名
講師(任期付)

研究分野

  • 分子生物学
 

論文

  • Cultivation of previously uncultured sponge-associated bacteria using advanced cultivation techniques: A perspective on possible key mechanisms

    Dawoon Jung, Koshi Machida, Yoichi Nakao, Jeffrey S. Owen, Shan He, Tomonori Kindaichi, Akiyoshi Ohashi, Yoshiteru Aoi

    Frontiers in Marine Science   9  2022年08月

     概要を見る

    Most of the microbes from natural habitats cannot be cultivated with standard cultivation in laboratory, and sponge-associated microbes are no exception. We used two advanced methods based on a continuous-flow bioreactor (CF) and in situ cultivation (I-tip) to isolate previously uncultivated marine sponge-associated bacteria. We also characterized the physiological properties of the isolates from each method and attempted to clarify the mechanisms operating in each cultivation method. A greater number of novel bacteria were isolated using CF and in situ cultivation compared to standard direct plating (SDP) cultivation. Most isolates from CF cultivation were poor growers (with lower specific growth rates and saturated cell densities than those of isolates from SDP cultivation), demonstrating that it is effective to carry out pre-enrichment cultivation targeting bacteria that are less competitive on conventional cultivation, especially K-strategists and bacterial types inhibited by their own growth. Isolates from in situ cultivation showed a positive influence on cell recovery stimulated by chemical compounds in the extract of sponge tissue, indicating that some of the bacteria require a “growth initiation factor” that is present in the natural environment. Each advanced cultivation method has its own distinct key mechanisms allowing cultivation of physiologically and phylogenetically different fastidious bacteria for cultivation compared with conventional methods.

    DOI

    Scopus

    3
    被引用数
    (Scopus)
  • Mutualistic relationship between Nitrospira and concomitant heterotrophs.

    Chiho Murakami, Koshi Machida, Yoichi Nakao, Tomonori Kindaichi, Akiyoshi Ohashi, Yoshiteru Aoi

    Environmental microbiology reports   14 ( 1 ) 130 - 137  2022年02月  [国際誌]

     概要を見る

    Nitrifying chemoautotrophs support the growth of diverse concomitant heterotrophs in natural or engineered environments by supplying organic compounds. In this study, we aimed to investigate this microbial association, especially (i) to distinguish whether the relationship between nitrifying chemoautotrophs and heterotrophs is commensal or mutualistic, and (ii) to clarify how heterotrophs promote the growth of autotrophic nitrite-oxidizing bacteria (Nitrospira). Pure cultured Nitrospira (Nitrospira sp. ND1) was employed in this study. Heterotrophs growing with metabolic by-products of Nitrospira as a sole carbon source were isolated from several environmental samples and used to test the growth-promoting activity of Nitrospira. Furthermore, liquid chromatography-mass spectrometry analysis was conducted to evaluate how heterotrophs consumed chemical compounds produced by Nitrospira and newly produced during co-cultivation. Notably, Nitrospira growth was stimulated by co-cultivation with some heterotrophs and the addition of spent media of some strains, suggesting that not only heterotrophs but also Nitrospira received benefits from their mutual co-existence. Furthermore, the data suggested that some of the growth-promoting heterotrophs provided as-yet-unidentified growth-promoting factors to Nitrospira. Overall, Nitrospira and heterotrophs thus appear to exhibit a mutualistic relationship. Such mutualistic relationships between autotrophs and heterotrophs would contribute to the stability and diversity of microbial ecosystems.

    DOI PubMed

    Scopus

    5
    被引用数
    (Scopus)
  • Triggering Growth via Growth Initiation Factors in Nature: A Putative Mechanism for in situ Cultivation of Previously Uncultivated Microorganisms.

    Dawoon Jung, Koshi Machida, Yoichi Nakao, Tomonori Kindaichi, Akiyoshi Ohashi, Yoshiteru Aoi

    Frontiers in microbiology   12   537194 - 537194  2021年  [国際誌]

     概要を見る

    Most microorganisms resist cultivation under standard laboratory conditions. On the other hand, cultivating microbes in a membrane-bound device incubated in nature (in situ cultivation) can be an effective approach to overcome this limitation. In the present study, we applied in situ cultivation to isolate diverse previously uncultivated marine sponge-associated microbes and comparatively analyzed this method's efficiencies with those of the conventional method. Then, we attempted to investigate the key and previously unidentified mechanism of growing uncultivated microorganisms by in situ cultivation focusing on growth triggering via growth initiation factor. Significantly more novel and diverse microbial types were isolated via in situ cultivation than by standard direct plating (SDP). We hypothesized that some of environmental microorganisms which resist cultivation are in a non-growing state and require growth initiation factors for the recovery and that these can be provided from the environment (in this study from marine sponge). According to the hypothesis, the effect of the sponge extract on recovery on agar medium was compared between strains derived from in situ and SDP cultivation. Adding small amounts of the sponge extracts to the medium elevated the colony-formation efficiencies of the in situ strains at the starvation recovery step, while it showed no positive effect on that of SDP strains. Conversely, specific growth rates or saturated cell densities of all tested strains were not positively affected. These results indicate that, (1) the sponge extract contains chemical compounds that facilitate recovery of non-growing microbes, (2) these substances worked on the in situ strains, and (3) growth initiation factor in the sponge extract did not continuously promote growth activity but worked as triggers for regrowth (resuscitation from non-growing state).

    DOI PubMed

    Scopus

    9
    被引用数
    (Scopus)
  • Peptide precursors that acquire denatured collagen-hybridizing ability by O-to-N acyl migration at physiological pH.

    Sayaka Kanai, Koshi Machida, Ryo Masuda, Takaki Koide

    Organic & biomolecular chemistry   18 ( 15 ) 2823 - 2827  2020年04月  [国際誌]

     概要を見る

    Here, we report peptide probes with either single or cyclic double stranded collagen-like sequences that spontaneously acquire collagen-hybridizing ability at physiological pH. These peptides have ester bonds derived from O-acyl isopeptide units that are converted to amide bonds via intramolecular O-to-N acyl migration by a pH shift. The peptides that do not require pre-treatment for disassembly will be useful as prodrugs in theranostic treatments targeting unfolded collagen.

    DOI PubMed

    Scopus

    5
    被引用数
    (Scopus)
  • Sameuramide A, a new cyclic depsipeptide isolated from an ascidian of the family Didemnidae.

    Koshi Machida, Daisuke Arai, Ryosuke Katsumata, Satoshi Otsuka, Jun K Yamashita, Tao Ye, Shoubin Tang, Nobuhiro Fusetani, Yoichi Nakao

    Bioorganic & medicinal chemistry   26 ( 13 ) 3852 - 3857  2018年07月  [国際誌]

     概要を見る

    Sameuramide A (1), a new cyclic depsipeptide encompassing one each of alanine, N-methyl alanine, N-methyl dehydroalanine, N,O-dimethyl threonine, phenyllactic acid, three β-hydroxy leucines, and two propionates, was isolated from a didemnid ascidian collected at the northern part of Japan. The planar structure was established based on the interpretation of MS and NMR data. The absolute configuration of the subunits was determined by the advanced Marfey's method and the chiral LC-MS analysis. Compound 1 exhibited the activity of maintaining colony formation of murine embryonic stem (mES) cells without leukemia inhibitory factor (LIF). Down regulation of the gene expression of Krüppel-like transcription factor 4 (Klf4) indicated that 1 itself was not able to maintain the undifferentiated state of the mES cells. However, the expression levels of the marker genes (Nestin, T, Sox17) for three germ layers were upregulated in embryoid bodies (EBs) after treatment of 1 together with LIF, suggesting that 1 plays a supportive role for LIF in maintaining the multipotency of mES cells.

    DOI PubMed

    Scopus

    11
    被引用数
    (Scopus)
  • Dolabellol A, a New Halogenated Diterpene Isolated from the Opisthobranch Dolabella auricularia

    Koshi Machida, Takuro Matsumoto, Nobuhiro Fusetani, Yoichi Nakao

    CHEMISTRY LETTERS   46 ( 11 ) 1676 - 1678  2017年09月

     概要を見る

    A new halogenated diterpene, dolabellol A (1), was isolated from the opisthobranch Dolabella auricularia. The planar structure of dolabellol A was elucidated by NMR spectroscopic analysis and chemical reactions. The absolute stereochemistry was determined by single-crystal X-ray diffraction studies.

    DOI

    Scopus

    6
    被引用数
    (Scopus)
  • Cinanthrenol A, an estrogenic steroid containing phenanthrene nucleus, from a marine sponge Cinachyrella sp.

    Koshi Machida, Takahiro Abe, Daisuke Arai, Mayumi Okamoto, Isao Shimizu, Nicole J de Voogd, Nobuhiro Fusetani, Yoichi Nakao

    Organic letters   16 ( 6 ) 1539 - 41  2014年03月  [国際誌]

     概要を見る

    Cinanthrenol A (1), a new steroid composed of a phenanthrene and a spiro[2,4]heptane system, was isolated from the marine sponge Cinachyrella sp. It is the first phenathrene-containing steroid with estrogen activity.

    DOI PubMed

    Scopus

    20
    被引用数
    (Scopus)

▼全件表示

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 天然化合物の活性発現分子機構を解析するための統合的プラットフォーム構築

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2021年04月
    -
    2024年03月
     

    中尾 洋一, 町田 光史, 松本 健, 新井 大祐

     概要を見る

    本研究では化合物の作用メカニズムを明らかにするためのプラットフォームを構築することを目的として、『①半田ビーズを用いた標的タンパク質の釣り上げ』に加え、『②shRNA/CRISPR-Cas9スクリーニング法』『③RNAシーケンス解析』『④セルベースヒストン修飾解析』という異なるレベルの機能的なスクリーニング・解析を行うことで、各種天然化合物の標的タンパク質や作用経路を絞り込むための研究を行った。
    作用メカニズムに関わる遺伝子をゲノムワイドに探索するため、ヒトおよびマウスに対するレンチウイルスsgRNAライブラリーをAddgeneより入手し、『②shRNA/CRISPR-Cas9スクリーニング法』実験の準備を進めた。
    2021年度は、海綿由来の細胞毒性天然環状ペプチド標的候補タンパク質としてミトコンドリアタンパク質のプロヒビチン1(PHB1)、PHB2、アデニンヌクレオチドトランスロカーゼ2(ANT2)を同定し、論文発表した。また、春ウコン由来のコロナリンDに強いアストロサイト分化促進活性を見出し、その作用がJAK/STAT signaling pathwayを介していることを明らかにして論文発表を行った。並行して、コロナリンDについて『②shRNA/CRISPR-Cas9スクリーニング法』による標的遺伝子の解析を行っている。
    一方、マウスES細胞に対する効率的な遺伝子ノックイン手法を開発し論文発表を行った。

  • アジア人の食と腸内フローラと生活習慣病に関する国際共同調査

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2020年10月
    -
    2024年03月
     

    中山 二郎, 森永 由紀, 町田 光史, 善藤 威史, 中尾 洋一

     概要を見る

    本年度は、インドネシア、フィリピン、そしてモンゴルの肥満者および2型糖尿病患者、そして健常者の糞便の菌叢解析を16S rRNAアンプリコンシーケンスにより行い、また、糞便中短鎖脂肪酸のプロファイルをNMRにより、そして糞便中の胆汁酸プロファイルをLC-MSMSにより行った。そして、それらのデータと肥満そして2型糖尿病との関連性を解析した。インドネシアにおいては、肥満患者においては、バクテロイデス属やルミノカッカセアエ科細菌群などの腸内優占菌の存在比が有意に低下しており、、いわゆるディスビオシス気味の腸内細菌叢になっていることが示された。一方、2型糖尿病患者では、腸内細菌叢に大きな変化はなく、Bacteroides fragilisが多くなっていた。また、2型糖尿病患者には抱合型胆汁酸が少なくなっていた。Bacteroides fragilisの強力な抱合型胆汁酸の脱抱合能により、抱合型胆汁酸量が低下しているものと考えられる。特にウルソデオキシコール酸の抱合型胆汁酸は、FXR受容体のアンタゴニストとして血糖値のコントロールに重要な働きをすることが知られており、その低下と2型糖尿病の惹起の関連が示唆される。
    フィリピンの調査は、都心部のマニラと地方部のアルバイでサンプリングを行い、上記のインドネシアと同様の解析を行った。アルバイの住民の糞便細菌叢はプレボテラを主体とするタイプが多いのに対し、マニラの住民はルミノコッカセアエ科を主体とするタイプが多かった。プレボテラ型の保有者にはほとんど2型糖尿病患者がいないのに対し、ルミノコッカセアエ科型の保有者には有意に多く2型糖尿病患者が含まれていた。ルミノカッカセアエ型の保有者はプレボテラ型の保有者に比べて、脂肪の摂取量が多い食習慣を有しており、そのような食が2型糖尿病を惹起しているものと思われる。同様の傾向は、モンゴルでも観察された。

  • 未利用な海綿内共在微生物からの生物活性物質探索

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2023年03月
     

    町田 光史

     概要を見る

    これまで、海綿から様々な天然化合物が報告されてきた。最近の研究によって、このような二次代謝産物の多くは生体内に共生する微生物が生産していることが示唆されている。しかしながら、環境微生物の99%以上は難培養性といわれており、これらの微生物は未利用のままである。本研究では、海綿内に共在する難培養性微生物を特殊な培養デバイスを用いて培養し、そこから新規天然化合物を精製し、その化合物の構造や生物活性を明らかにすることを目的とする。これまで未利用であった大部分の海綿内共在微生物から生物活性物質を探すことは、新たな化学骨格を有する天然化合物の発見につながり、将来的には画期的な医農薬の開発につながる可能性がある。去年度に研究室が火災にあったため、本年度では研究環境を一から整えるための一年となった。

 

現在担当している科目

▼全件表示