2017 Fiscal Year Annual Research Report
The epigenetics-driven adaptive evolution concept and its application to microbe engineering
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15K18665
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
矢野 大和 筑波大学, 生命環境系, 研究員 (20646773)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゲノム / ピロリ菌 / メチローム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでのゲノム微生物学は、各細菌種系統群が、進化の過程でDNAメチル化酵素遺伝子の獲得と喪失に加え、組換えによるDNAメチル化酵素遺伝子の構造変換を繰り返しているという事実を明らかにしてきた。これは、細胞内で新しく発現する配列特異的DNAメチル化酵素が書きかえるDNAの修飾情報によって、細胞が取り得るトランスクリプトーム状態の範囲が変わり、それが適応的な形質の発現に寄与するという「エピゲノム駆動進化」という概念をもたらし、「ゲノムワイドなメチル化の導入によって細胞の性質を改変する」という新しい育種法のあり方を提案した。本研究では、「エピゲノム駆動進化」モデルの証明と、 DNAメチル化酵素を用いた微生物育種実現に向けた技術基盤の構築のため、ピロリ菌が保有する代表的なメチル化酵素が、ゲノムのメチル化によって特定のトランスクリプトーム状態を規定し、適応形質の発現に寄与しているかの検証を行い、実際に幾つかのメチル化系が転写と形質の両者に影響を与えていること証明した。また、メチル系が関与する転写制御ネットワークにはオーバーラップがあり、複数のメチル化系が相互作用しながら、細胞の形質を規定している可能性が示唆された。また、本研究の過程で、細菌のトランスクリプトームとメチロームのデータ生産および解析技術を確立した。さらに、ツールとして利用可能なDNAメチル化酵素のレパートリーを増やすため、ゲノム配列が公開されている細菌種の多株のゲノムを比較することで、種の系統分岐の促進に関与した可能性のあるDNAメチル化系を見出し、その中から標的配列が未知の新規メチル化系を発見した。
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[Presentation] Population structure and local adaptation of MAC lung disease agent Mycobacterium avium subsp. hominissuis2018
Author(s)
Hirokazu Yano, Tomotada Iwamoto, Yukiko Nishiuchi, Chie Nakajima, Daria A. Starkova, Igor Mokrousov, Olga Narvskaya, Shiomi Yoshida, Kentaro Arikawa, Noriko Nakanishi, Ken Osaki, Ichiro Nakagawa, Manabu Ato, Yasuhiko Suzuki, and Fumito Maruyama
Organizer
日本進化学会 京都大学吉田キャンパス 2017年８月24-26日
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[Presentation] Population structure and local adaptation of MAC lung disease agent Mycobacterium avium subsp. hominissuis2018
Author(s)
Hirokazu Yano, Tomotada Iwamoto, Yukiko Nishiuchi, Chie Nakajima, Daria A. Starkova, Igor Mokrousov, Olga Narvskaya, Shiomi Yoshida, Kentaro Arikawa, Noriko Nakanishi, Ken Osaki, Ichiro Nakagawa, Manabu Ato, Yasuhiko Suzuki, and Fumito Maruyama
Organizer
The 52nd US-Japan Mycobacteria Panel Meeting 2018 in Niigata, Japan, March 15-16, 2018
Int'l Joint Research
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