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2015 Fiscal Year Annual Research Report

単純実験モデルを用いた宿主と寄生体の共進化シナリオの実験的再現と包括的理解

Research Project

Project/Area Number 15H04407
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

市橋 伯一  大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20448096)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords進化 / 共進化 / 寄生体 / RNA複製 / 軍拡競争
Outline of Annual Research Achievements

本研究は試験管内でRNAとタンパク質から構築したRNA複製システムと、そこに自然発生する寄生体RNAを共進化させることで、宿主と寄生体の進化プロセスを理解することを目的としている。平成27年度は、共存状態の長期安定性を確かめるために先行研究からさらに長期間継代することを目指した。さらに平衡した進化実験を合計3系列行うことで、結果の再現性も評価できるようにすることを目標とした。

本年度は先行研究に加えて約50ラウンドの継代実験を行った。さらに独立した2系列でも同じラウンドまでの継代実験を行った。これにより当初の目的を達成し、共進化過程を再現性も含めて解析するための試料を得ることができた。

追加の継代の結果、これまで共存状態に達したと思われた宿主RNAと寄生体RNAが再び個体数振動を再開させることを見出した。この現象は3系列全てで観察されたため、偶然ではないと考えられる。またその振動ダイナミクスはこれまでにないくらい一定のパターンを繰り返していた。この一定のパターンを生み出した原因として、宿主と寄生体の進化が袋小路に行き着いて完全に止まった可能性がある。別の可能性として、複数の変異体が交互に集団を占めるような周期的なパターンに行き着いた可能性もある。今後の課題は配列を解析することでこのパターンを起こした変異と分子機構を明らかにすることである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定したいた平成27年度の目標は全て達成することができたため。

Strategy for Future Research Activity

27年度に継代した宿主および寄生体RNAの配列解析を行い、どのように進化が起きたのかを明らかにする。

  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] A transcription and translation-coupled DNA replication system using rolling-circle replication2015

    • Author(s)
      Sakatani, Y., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Yomo, T.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Pages: 10404, 1-9

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a reporter peptide that catalytically produces a fluorescent signal through -complementation.2015

    • Author(s)
      Nishiyama, K., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Yomo, T.
    • Journal Title

      Protein Science

      Volume: 24 Pages: 599-603

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Activities of 20 aminoacyl-tRNA synthetases expressed in a reconstituted translation system in Escherichia coli2015

    • Author(s)
      Awai, T., Ichihashi, N., Yomo, T.
    • Journal Title

      Biochemistry and Biophysics Reports

      Volume: 3 Pages: 140-143

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Periodic Pattern of Genetic and Fitness Diversity during Evolution of an Artificial Cell-Like System2015

    • Author(s)
      Ichihashi, N., Aita, T., Motooka, D., Nakamura, S., Yomo, T.
    • Journal Title

      Molecular Biology and Evolution

      Volume: 32 Pages: 3205-3214

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Replication of partial double-stranded RNAs by Qbeta replicase2015

    • Author(s)
      Tomita, K., Ichihashi, N., Yomo, T.
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 467 Pages: 293-296

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A design principle for a single-stranded RNA genome that replicates with less double-strand formation2015

    • Author(s)
      Usui, K., Ichihashi, N., Yomo, T.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 43 Pages: 8033-8043

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Maintenance of a translation-coupled RNA replication in dynamic micro-sized compartments under continuous stirring and flow2015

    • Author(s)
      Yoshiyama, T., Motohashi, C., Ichihashi, N., Ichii, T., Yomo, T
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 283 Pages: 896-902

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Synthesizing an evolvable replication system from bacterial components2016

    • Author(s)
      Ichihashi N
    • Organizer
      Synthetic biology workshop
    • Place of Presentation
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県・生駒市)
    • Year and Date
      2016-03-17 – 2016-03-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 人工RNA複製システムの構築と寄生体との共進化2015

    • Author(s)
      市橋伯一
    • Organizer
      進化学会年会
    • Place of Presentation
      中央大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2015-08-20 – 2015-08-23
    • Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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