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変動する環境下での人工進化実験による進化過程の解析

Publicly Offered Research

Project AreaGenetic bases for the evolution of complex adaptive traits
Project/Area Number 23128509
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research (2012)
Osaka University (2011)

Principal Investigator

古澤 力  独立行政法人理化学研究所, 多階層生命動態研究チーム, チームリーダー (00372631)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords複合適応形質 / 進化実験 / 大腸菌 / 抗生物質 / 進化 / ゲノム / マイクロアレイ発現解析 / 微生物
Outline of Annual Research Achievements

生物システムの進化ダイナミクスは、システムの安定性に起因する拘束条件や、時間的に変動する環境条件に依存して、適応度地形上の表現型変化は複雑な軌跡を持ち、その軌跡が持つ性質を解析することは、その進化過程の理解において重要な意味を持つ。そこで本研究では、コントロールできる環境下での大腸菌の人工進化実験を用いて、その進化ダイナミクスにおける表現型変化をマイクロアレイ実験による発現解析によって定量する。
24年度は、複数の抗生物質を添加した環境での進化実験を行った。大腸菌MDS42株を親株としたこれまでの進化実験の結果として、単独の薬剤を添加した植え継ぎ培養による耐性能の向上とそれをもたらす遺伝子発現量変化・ゲノム変異の解析を行ってきた。さらに、ある薬剤Aの耐性株が、別の薬剤Bへの耐性能をどのように変化させるかを様々な組み合わせで解析したところ、薬剤Aの耐性株が薬剤Bについては感受性になるといったトレードオフの関係を持つ薬剤が複数確認された。そこで、こうしたトレードオフの関係などにある2つの薬剤について、それを同時に添加する、あるいは時間的に変動させて添加する環境下での進化実験を行った。その結果、薬剤の組み合わせによっては(例えば、クロラムフェにコールとアミカシン)、同時添加によって耐性能の獲得速度の有意な低下が見られた。こうしたトレードオフの関係にある薬剤の同時添加での進化実験は、複合適応形質の獲得過程を実験的に構成したことに対応し、複合適応形質の遺伝子基盤解明のための基盤となると期待できる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Epigenetic feedback regulation accelerates adaptation and evolution2013

    • Author(s)
      Chikara Furusawa
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: in press

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systems metabolic engineering: the creation of microbial cell factories by rational metabolic design and evolution2012

    • Author(s)
      Chikara Furusawa
    • Journal Title

      Adv Biochem Eng Biotechnol.

      Volume: 131 Pages: 1-23

    • DOI

      10.1007/10_2012_137

    • ISBN
      9783642365072, 9783642365089
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 大腸菌人工進化実験の表現型/遺伝子型解析 ~複数の時間スケールが絡み合うダイナミクスの理解を目指して~2013

    • Author(s)
      古澤力
    • Organizer
      細胞システムの動態と論理V
    • Place of Presentation
      和光
    • Year and Date
      2013-03-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 薬剤耐性大腸菌の実験進化的創出とゲノミクス解析2013

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      長浜
    • Year and Date
      2013-03-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 生命システムの可塑性と安定性の理解へ向けて2013

    • Author(s)
      古澤力
    • Organizer
      第1回NINS#160;Colloquium「自然科学の将来像」
    • Place of Presentation
      箱根
    • Year and Date
      2013-02-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 変動する環境下での人工進化実験による進化過程の解析2012

    • Author(s)
      古澤力
    • Organizer
      「複合適応形質進化の遺伝子基盤解明」平成24年度公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-09-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 大腸菌人工進化実験の表現型/遺伝子型解析 ~複数の時間スケールが絡み合うダイナミクスの理解を目指して~2012

    • Author(s)
      古澤力
    • Organizer
      広島大学数理分子生命理学専攻第4回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2012-09-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 薬剤耐性大腸菌の実験進化的創出とケ_ノム変異解析2012

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      日本進化学会第14回大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-08-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌の人工進化実験を用いた適応進化ダイナミクスの解析2012

    • Author(s)
      古澤力
    • Organizer
      第85回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of evolutionary dynamics of antibiotic resistance using experimental evolution of E.coli2012

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      第85回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県)
    • Year and Date
      2012-03-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 薬剤耐性大腸菌の実験進化的創出と耐性化機構の解析2012

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      第6回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      立教大学池袋キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-10
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 進化実験によって得られたエタノール耐性大腸菌株の網羅的表現型・遺伝子型解析2011

    • Author(s)
      古澤力
    • Organizer
      日本進化学会第13回大会
    • Place of Presentation
      京都大学百周年時計台記念館(京都府)
    • Year and Date
      2011-07-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Genome-Wide resequencing and expression analyses of evolved Escherichia Coli strains under ethanol stress2011

    • Author(s)
      Chikara Furusawa
    • Organizer
      Society for Molecular Biology and Evolution (SMBE2011)
    • Place of Presentation
      Kyoto University, Kyoto (Japan)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] 高等研報告書1005生物進化の持続性と転移(研究代表者津田一郎)2011

    • Author(s)
      古澤力, 堀之内貴明, 清水浩
    • Publisher
      第2章大腸菌の長期植え継ぎ培養における表現型・遺伝子型の網羅的解析
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www-shimizu.ist.osaka-u.ac.jp/furusawa/index.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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