2018 Fiscal Year Annual Research Report
Indicator search for bacterial taxon in the horizontal gene transfer world
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15K14595
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
馬場 知哉 国立遺伝学研究所, 先端ゲノミクス推進センター, 特任教員 (00338196)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 南極 / 微生物 / ゲノム / 遺伝子 / 水平伝播 / 系統解析 / 分類 / BLSOM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、大陸移動により約1,400万年前に他の大陸から隔離された結果、気候が急速に寒冷化し、極低温、貧栄養、白夜／極夜の特殊な日照条件など、他の大陸とは大きく異なる環境に変容した南極大陸の生物圏、特に大陸上の一部の露岩域の湖沼底にのみ存在が確認されているコケ坊主生態系に注目し、それを構成する細菌のゲノム構造から、遺伝子の水平伝播が多用された痕跡を中心に、細菌の進化と分類に関する新たな指標探索を目的としている。Pseudomonas属、Rhizobium属、Brevundimonas属、Polaromonas属、Shingomonas属、Rhodoferax属、Flavobacterium属など、比較可能な細菌分離株について他の大陸の近縁種との比較ゲノム解析を行い、16S rRNAなど一部の遺伝子の塩基配列情報に基づく系統解析、ゲノム情報を網羅的な遺伝型とした遺伝子の保存性に基づく系統解析、ゲノム情報から推定された遺伝子機能と水平伝播が示唆された遺伝子群との関連性といった比較ゲノム情報解析など、ゲノム情報を基に多角的な解析を行った。遺伝子機能と水平伝播の関連性については、アミノ酸配列の比較解析から、窒素循環、炭酸固定、光応答、接合伝達など、代謝やエネルギー循環に関わる遺伝子群の存在が多数示唆されたが、機能未知の遺伝子群も多く、また、水平伝播遺伝子の由来生物種の推定も困難であった。そこで、連続塩基組成のみに着目してゲノム配列断片を生物種ごとに高精度にクラスタリングできる一括学習型自己組織化マップ（BLSOM）を用いて水平伝播遺伝子の検出を試みた。この解析精度を最大限に高めるために、ゲノム配列情報の高精度化にも取り組み、特に細菌種レベルでの高精度解析を、南極コケ坊主生態系から分離されたShingomonas属細菌２種での解析を試みた。その結果、遺伝子の水平伝播と環境適応への新たな知見が示唆された。
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