| Project/Area Number |
22KJ3073
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| Project/Area Number (Other) |
22J00922 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43050:Genome biology-related
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| Research Institution | Okinawa International University |
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Principal Investigator |
金城 幸宏 (2023) 沖縄国際大学, 経済学部, 特別研究員(PD)
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| Research Fellow |
金城 幸宏 (2022) 沖縄国際大学, 経済学部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ゲノム進化 / 突然変異率 |
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| Outline of Research at the Start |
突然変異は、生物進化における最も基本的な要因であり、突然変異の生じる速さ（突然変異率）は生物進化の様々な過程に密接に関わる根幹パラメータである。しかしながら、突然変異率それ自体の進化がどのような要因によって駆動されるのかについては未だに不明な点が多い。
本研究では、系統樹上で推定される変異率の進化動態について、公共データベース等で利用可能な微生物系統群を対象に網羅的な調査を行う。予測される進化動態に対して、対象微生物の生態的特徴や各種進化パラメータとの関連について統計的因果推論・探索を行うことで、変異率の進化を駆動する要因とその系統的多様性を明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまず、解析に使用するゲノムデータを選別する目的でSILVAなどのrRNA配列データベースに登録されているデータを用いた一次解析を実施した。当初予定では、この結果を基にゲノムレベルで解析する対象種を選別し、必要に応じてゲノム配列未決定株を理研の微生物材料開発室（JCM）から購入・配列決定までを本年度中に実施する予定であった。しかし、解析を進めていく過程で、GC含量や進化速度分布などが比較する配列間で異なることにより生じる各種進化パラメータ推定値への影響が、当初想定していたよりも深刻であることが判明した。そこで、解析に用いるデータセットの構成を、当初想定していた近～中進化距離のものから、それらに加えて各グループ内で複数の近距離ゲノムクラスターを形成させる方向に転換することにより、上記の推定バイアスを回避する手法を考案した。この手法転換に伴い、当初予定していたゲノム配列解読株の選定方法にも変更が生じたため、当該実験の実施を2023年度に延期することとなった。
一方で、上記の手法により構築されたデータセットにより、当初想定していたデータセットに内在する（GC含量の変化などの）交絡要因そのものの進化動態をより正確に推定することが可能になった。さらに、それらが突然変異率の推定値にどのように影響を与えるのかについても分子進化シミュレーションを用いることで、ある程度定量的に評価できることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定では、22年度中にゲノムレベルで解析する対象種を選別し、必要に応じてゲノム配列未決定株を理研の微生物材料開発室（JCM）から購入・配列決定までを本年度中に実施する予定であった。しかし、GC含量や進化速度分布など上述の問題が新たに判明したことより、当初予定していたゲノム配列解読株の選定方法にも変更が生じたため、当該実験の実施を2023年度に延期することとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、新基準に基づいて抽出されたゲノムデータセットについて、それらの菌株に近縁かつゲノム配列未決定の株を理研の微生物材料開発室（JCM）から購入し、次世代シーケンサーを用いてゲノム配列決定を行う。配列決定を行う株については、16SrRNAの配列情報に加え、ゲノムデータベース（GTDB）に登録されているゲノム情報を用いて４0株程度を目安に選定する。最終的に入手したゲノムデータを用いて、極短期の進化時間スケールに焦点を当てたデータセットを構築する。これにより、突然変異率および変異スペクトラムの進化動態とその多様性について可能な限り網羅的なデータセットを構築する。
追加のゲノム情報取得について、今年度は選定した菌株の購入、培養、DNA抽出、および次世代シーケンスのライブラリ作製までを行う。対象菌株の培養については、培養の容易なものについては、必要設備が利用可能な琉球大学にて行い、比較的培養難度の高い菌株についてはJCMに培養を委託する。
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