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比較ゲノミクス・メチロミクス・トランスクリプトミクスでのエピゲノム駆動進化の実証

Publicly Offered Research

Project AreaCorrelative gene system: establishing next-generation genetics
Project/Area Number 26113704
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 University of Tokyo

Principal Investigator

小林 一三  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30126057)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000)
Fiscal Year 2015: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2014: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Keywordsメチローム / 適応進化 / エピジェネティクス / ゲノム進化 / 制限修飾系 / DNAメチル化 / トランスクリプトーム / ピロリ菌
Outline of Annual Research Achievements

ピロリ菌の日本の一つのコレクションからの30株について、イルミナのメイトペア法で全ゲノム解読を行った。集団構造を染色体ペインティング法で明らかにした。制限修飾系の有無、標的認識配列のアミノ酸配列による分類をおこない、多様性を明らかにした。逆位を網羅的に解析しシンテニーの進化を明らかにした。集団構造と制限修飾系とシンテニーの間には、密接な関係がないことを示した。
世界のピロリ菌株の全ゲノム配列を比較し、適応的なアミノ酸置換の起きたコドンを探索した。外膜タンパク質、DNAメチル化系の遺伝子内にあった。種内の全ゲノム配列から相同組み換えのホットスポットを探索する方法を開発した。PabIファミリーの制限修飾遺伝子が、東アジア株の一部とアメリカ先住民株で、失われていることを発見した。
制限修飾系の配列特異性伝子をノックアウトした。それらのPacbioによるメチローム解読から、メチル化配列を決定した。それらのトランスクリプトーム解析(RNA-seq, Illumina)から、発現変動遺伝子を同定した。それらの機能カテゴリー解析から、影響される適応的形質を推定した。運動性、酸化ストレス耐性、酸耐性など、適応的形質が影響されていることを実験で証明した。一つの形質に複数のメチル化系が逆の制御を及ぼすことを発見した。メチル化酵素遺伝子の間に互いの遺伝子発現に影響する複雑なネットワークを発見した。
同一家族メンバーからのピロリ菌について、全ゲノム配列をイルミナショットガンで解読し、非同義アミノ酸置換が病原遺伝子、外膜タンパク質遺伝子、DNAメチル化系遺伝子に起きていることを発見した。以上の結果は、「エピゲノム駆動進化仮説」を支持する。
日本、中国、インドの100株を収集し、Pacbioでゲノム、メチロームを解読した(ゲノム支援)。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 6 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] マウントサイナイ医科大学(米国)

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    • Author(s)
      ・Koji Yahara, Yoshikazu Furuta, Shinpei Morimoto, Chie Kikutake, Sho Komukai, Dorota Matelska, Stanisław Dunin-Horkawicz, Janusz M. Bujnicki, Ikuo Uchiyama, Ichizo Kobayashi
    • Journal Title

      DNA Research

      Volume: - Issue: 2 Pages: 135-43

    • DOI

      10.1093/dnares/dsw003

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 進化の単位としてのエピゲノム: 配列特異性を変える細菌のDNAメチル化系からの仮説.2016

    • Author(s)
      小林一三(責任編集者:荒木希和子・土畑重人)
    • Journal Title

      「種生物学研究」第39号「エコロジカル・エピジェネティクス-生物の柔軟性の分子生態学-」

      Volume: -

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  • [Journal Article] ゲノム 育種からエピゲノム育種へ.2016

    • Author(s)
      小林一三
    • Journal Title

      「化学と生物」日本農芸化学会

      Volume: -

    • NAID

      130006772570

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  • [Journal Article] Microevolution of virulence-related genes in Helicobacter pylori familial infection.2015

    • Author(s)
      Furuta Y, Konno M, Osaki T, Yonezawa H, Ishige T, Imai Mi, Shiwa Y, Shibata-Hatta M, Kanesaki Y, Yoshikawa H, Kamiya S, Kobayashi I
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 10 Issue: 5 Pages: e0127197-e0127197

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0127197

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  • [Journal Article] Transmission of the PabI family of restriction DNA glycosylase genes: mobility and long-term inheritance.2015

    • Author(s)
      Kenji K. Kojima, Ichizo Kobayashi
    • Journal Title

      BMC Genomics

      Volume: 16 Issue: 1 Pages: 817-817

    • DOI

      10.1186/s12864-015-2021-3

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  • [Journal Article] The Landscape of Realized Homologous Recombination in Pathogenic Bacteria.2015

    • Author(s)
      Koji Yahara, Xavier Didelot, Keith A. Jolley, Ichizo Kobayashi, Martin C.J. Maiden, Samuel K. Sheppard and Daniel Falush
    • Journal Title

      Molecular Biology and Evolution

      Volume: 33 Issue: 2 Pages: 456-471

    • DOI

      10.1093/molbev/msv237

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  • [Presentation] ピロリ菌の適応形質を支配するDNAメチル化系ネットワークの発見2016

    • Author(s)
      矢野大和、Zobaidul Alam、林原絵美子、古田芳一、鈴木穣、菅野純夫、柴山恵吾、小林一三
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-27
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  • [Presentation] 「一分子リアルタイムシーケンサー」によるメチローム解読2016

    • Author(s)
      小林一三
    • Organizer
      第89回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-03-23
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  • [Presentation] Elucidation of recombination hot regions and population structure in bacteria.2016

    • Author(s)
      Koji Yahara
    • Organizer
      International Symposium on Genome Microbiology
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-06
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  • [Presentation] Epigenetic network of gene expression involving DNA methyltransferases2016

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      矢野大和、Zobaidul Alam、林原絵美子、古田芳一、鈴木穣、菅野純夫、柴山恵吾、小林一三
    • Organizer
      第10回ゲノム微生物学会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-04
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  • [Presentation] Methods for studying recombination hot regions and population structure in bacteria.2016

    • Author(s)
      Koji Yahara
    • Organizer
      Satellite meeting of Society of Molecular Biology and Evolution
    • Place of Presentation
      滋賀レークホテル(長野県下高井郡)
    • Year and Date
      2016-02-23
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Methods for studying recombination hot regions and population structure in bacteria.2016

    • Author(s)
      Koji Yahara
    • Organizer
      Satellite meeting of Society of Molecular Biology and Evolution
    • Place of Presentation
      志賀レークホテル(長野県下高井郡)
    • Year and Date
      2016-02-23
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  • [Presentation] Genome/Epigenome Dynamics in Bacterial Evolution2015

    • Author(s)
      Ichizo Kobayashi
    • Organizer
      MCB75: from Molecules to Organisms
    • Place of Presentation
      バンガロール(インド)
    • Year and Date
      2015-12-11
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] エピジェネティックス駆動進化:細菌でのOMICSによる検証2015

    • Author(s)
      小林一三
    • Organizer
      BMB2015
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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  • [Presentation] Network of DNA methyltransferases behind the adaptive phenotype in Helicobacter pylori, 3P05882015

    • Author(s)
      Hirokazu Yano, Zobaidul Alam, Emiko Rimbara, Yoshikazu Furuta, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • Organizer
      BMB2015
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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  • [Presentation] Genome/epigenome evolution of H. pylori2015

    • Author(s)
      Ichizo Kobayashi
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      Campylobacter, Helicobacter & Related Organisms (CHRO) 2015
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      ロトルア(ニュージーランド)
    • Year and Date
      2015-11-01
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  • [Presentation] A novel method for efficient inference of recombination hot regions in bacterial genomes and its application to 200 C. jejuni genomes2015

    • Author(s)
      Koji Yahara, Xavier Didelot, M. Azim Ansari, Samuel K. Sheppard and Daniel Falush.
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      The 18th International workshop on Campylobacter, Helicobacter & Related Organisms (CHRO) 2015
    • Place of Presentation
      ロトルア(ニュージーランド)
    • Year and Date
      2015-11-01
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Efficient inference of recombination hot regions in bacterial genomes.2015

    • Author(s)
      Koji Yahara, Xavier Didelot, M. Azim Ansari, Samuel K. Sheppard and Daniel Falush.
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      Conference to celebrate the opening of our new MRC CLIMB centre “What can we learn from hundreds of bacterial genomes?”
    • Place of Presentation
      スウォンジー(英国)
    • Year and Date
      2015-10-22
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  • [Presentation] メチローム変換に基づく進化2015

    • Author(s)
      矢野大和、古田芳一、Zobaidul Alam、林原絵美子、柴田朋子、鈴木穣、菅野純夫、重信秀治、長谷部光泰、小林一三
    • Organizer
      日本遺伝学会第87回大会
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      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-09-24
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  • [Presentation] Adaptive evolution and ever metamorphosing DNA methylation systems2015

    • Author(s)
      Hirokazu Yano, Yoshikazu Furuta, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • Organizer
      7th NEB Meeting on DNA Restriction and Modification
    • Place of Presentation
      グダンスク(ポーランド)
    • Year and Date
      2015-08-24
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 「エピジェネティックスに基づく進化」の細菌での検証2015

    • Author(s)
      小林一三
    • Organizer
      日本進化学会第17回大会
    • Place of Presentation
      中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-08-20
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  • [Presentation] ピロリ菌の適応形質を支配するDNAメチル化系ネットワークの発見2015

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      矢野大和、Zobaidul M. Alam、林原絵美子、古田芳一、鈴木穣、菅野純夫、柴山恵吾、小林一三
    • Organizer
      日本進化学会第17回大会
    • Place of Presentation
      中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-08-20
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  • [Presentation] Network of DNA methyltransferase behind the adaptive phenotype in Helicobacteri pylori.2015

    • Author(s)
      Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Yoshikazu Furuta, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      アンドーバー(米国)
    • Year and Date
      2015-07-19
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  • [Presentation] ピロリ菌の病原因子はなぜあるのか? 小児を含む家族間感染株の全ゲノム配列比較から2015

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      古田芳一、今野武津子、大崎敬子、米澤英雄、神谷茂、小林一三
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      第21回日本ヘリコバクター学会学術集会
    • Place of Presentation
      神戸ポートピアホテル(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-06-26
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  • [Presentation] 特定のエピゲノム状態がピロリ菌ストレス耐性を支配する2015

    • Author(s)
      矢野大和
    • Organizer
      第21回日本ヘリコバクター学会学術集会
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      神戸ポートピアホテル(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-06-26
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Methylome Diversification in Human Gastric Pathogen Helicobacter pylori2015

    • Author(s)
      Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Yoshikazu Furuta, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • Organizer
      42nd IMSUT Founding Commemorative Symposium (医科研創立記念シンポジウム)
    • Place of Presentation
      東京大学医科学研究所(東京都港区)
    • Year and Date
      2015-06-01
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  • [Presentation] Repbase: A Comprehensive database of eukaryotic repeat sequences2015

    • Author(s)
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    • Organizer
      42nd IMSUT Founding Commemorative Symposium (医科研創立記念シンポジウム)
    • Place of Presentation
      東京大学医科学研究所(東京都港区)
    • Year and Date
      2015-06-01
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  • [Presentation] Methylome Diversification in Human Gastric Pathogen Helicobacter pylori2015

    • Author(s)
      Yoshikazu Furuta, Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • Organizer
      International Symposium of Corrective Gene System “Establishing Next-Generation Genetics”
    • Place of Presentation
      奈良春日野国際フォーラム 甍~I・RA・KA~(奈良県奈良市)
    • Year and Date
      2015-05-28
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  • [Presentation] エピジェネティクス駆動進化:細菌種内複数系列でのOMICS比較による実証2015

    • Author(s)
      小林一三
    • Organizer
      インシリコメガバンク研究会セミナー
    • Place of Presentation
      東北大学メディカル・メガバンク棟 (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-04-16
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    • Invited
  • [Book] Helicobacter pylori Research: From Bench to Bedside.2016

    • Author(s)
      Ichizo Kobayashi, Steffen Backert, Yoshio Yamaoka (editors)
    • Total Pages
      613
    • Publisher
      Springer Japan
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Book] Epigenetics mediated by restriction-modification systems.2016

    • Author(s)
      Iwona Mruk and Ichizo Kobayashi, Frans J. de Bruijn (editor)
    • Publisher
      Wiley-Blackwell Publishers
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2022-01-27  

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