Research press release


Nature Communications

Microbiology: A microbial recipe book


環境中や我々の体内に生息する微生物の大半は、実験室での培養が成功していない、いわゆる「微生物の暗黒物質」であり、ほとんど解明が進んでいない。今回、Matthew Oberhardtたちは、微生物を培養するための培地を作製するためのレシピを大規模リポジトリから抽出して、KOMODOというデータベースを構築した。このデータベースには18,049種の微生物に関する情報と3,335点の培地のレシピに関する情報が収録されており、実験室での微生物の培養の成否を決める諸原理に関する系統的な研究が可能になった。

今回の研究では、培地に特定の微量金属とビタミンを使用することが新たな微生物の培養にとって不可欠であることが多いという発見があった。また、近縁な微生物は同じような培地で増殖する傾向があるという未検証の有力仮説についても検証が行われた。その結果、Oberhardtたちは、KOMODOに収録された培地のレシピの中から新しい微生物の培養に適切なレシピを予測できるオンラインツール(GROWREC)を開発した。GROWRECは、既知の微生物の進化的関係に関する現在利用可能な知識とその微生物の遺伝的情報(16S rDNA塩基配列)を併用している。こうした遺伝的情報は、目的の微生物を含む環境試料や臨床試料から容易に入手できる。


A new database of thousands of microbial species and culturing conditions enables the prediction of appropriate culture media recipes for the growth of new microbes, reports an article published in Nature Communications. The database will facilitate research into the biology and biotechnology-related potential of these new microorganisms. Most microbes that live in the environment or in our bodies cannot yet be grown in the lab, constituting the so-called ‘microbial dark matter’ of which we know very little. Matthew Oberhardt and colleagues extracted recipes with which to prepare media for microbes to grow on from a large repository, to build a database dubbed KOMODO. The database includes information from 18,049 different microbes and 3,335 media recipes, allowing a systematic study of principles determining microbial growth in the lab.

The researchers found that using specific trace metals and vitamins in the media is often crucial for growing new microbes. They also validated the common, yet untested, assumption that closely related microbes tend to grow in similar media. Finally, they developed an online tool (GROWREC) that can predict appropriate media recipes found in KOMODO for new microbes. GROWREC uses available knowledge on the evolutionary relatedness of known microorganisms, together with a piece of the microbe’s genetic information (16S rDNA sequence) that can be readily obtained from any environmental or clinical sample containing the microbe of interest.

The database and online tool developed by the authors will be useful for growing and studying in the lab many microorganisms that remain uncultivated up to now. The researchers see their work as a first step towards the goal of a more predictive science of microbial nutrition.

doi: 10.1038/ncomms9493

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