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2015 Fiscal Year Annual Research Report

遺伝子発現量のゆらぎとストレス環境下における細胞の生存の関係

Research Project

Project/Area Number 14J01376
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

野添 嵩  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywords1細胞計測 / 細胞系譜 / 適応度 / 大腸菌
Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、合成生物学的に構築した大腸菌を用いて、生存関連因子の発現状態のゆらぎがストレス環境下での長期的な生存とどのように関わっているか、に関する研究を行った。
(1)抗生物質耐性遺伝子発現株の生存に与える分解タグの影響の評価
生存関連因子のゆらぐ速さを変える目的で作製したタンパク質の分解を促進するペプチドタグをC末端に付加して発現するような蛍光標識ストレプトマイシン耐性遺伝子 (smR) 発現株について、分解タグの有無が集団の生存に与える影響を評価する実験を行った。SmRの分解速度及び合成速度は異なるが、その細胞内濃度の分布が同程度になるような大腸菌株のペアに対して、同じ濃度の抗生物質ストレプトマイシンを投与すると、分解タグが無いものについては生菌数が増えるようなストレプトマイシン濃度であっても、分解タグがある場合は生菌数が減少する、ということが確認され、抗生物質に対する細胞の応答が単に抗生物質耐性を与える酵素の濃度だけで決まっているのではないことが示唆された。
(2)細胞系譜解析による遺伝子発現の意義の評価
1細胞計測によって得られる細胞系譜から、遺伝子発現レベルといった「表現型」と細胞の増えやすさ、生き残りやすさを表す「適応度」の関係を定量する手法を前年度に開発した。この手法の実験における重要性を評価するため、smR発現株のタイムラプス計測結果に適用した。今年度は対照実験としてsmRを発現しない細胞株について、ストレプトマイシンの有無で表現型と適応度の関係はどのように変化するのかも調べた。蛍光蛋白質の時間平均生成率の適応度地形の比較から、smRを持たせない場合は 同じ時間平均生成率であっても適応度の値が落ちたことから、 smRを持たせることの役割が蛍光蛋白質の生成率の適応度地形を維持するという形で現れた可能性が示唆された。

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。

  • Research Products

    (4 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Noise-driven growth rate gain in clonal cellular populations2016

    • Author(s)
      Mikihiro Hashimoto, Takashi Nozoe, Hidenori Nakaoka, Reiko Okura, Sayo Akiyoshi, Kunihiko Kaneko, Edo Kussell, Yuichi Wakamoto
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 113 Pages: 3251-3256

    • DOI

      10.1073/pnas.1519412113

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Evaluating significance of phenotypic heterogeneity as the effect on selection for individual histories2016

    • Author(s)
      Takashi Nozoe
    • Organizer
      Forth Annual Winter Q-bio Meeting
    • Place of Presentation
      ホノルル(アメリカ)
    • Year and Date
      2016-02-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Single-cell statistics to evaluate the significance of cellular state in growing population2015

    • Author(s)
      Takashi Nozoe
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-14
  • [Presentation] Single-cell level significance of gene expression level in growing population2015

    • Author(s)
      Takashi Nozoe
    • Organizer
      理研QBiCシンポジウム2015
    • Place of Presentation
      理化学研究所生命システム研究センター (大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-08-25 – 2015-08-26
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-12-27  

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