2017 Fiscal Year Research-status Report
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15KT0078
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
津留 三良 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (80594506)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | ゲノム / 変異率 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、変異の有害作用を防ぐ原理を発見するため、高変異性大腸菌を植え継ぎ実験によって、増殖能力を低下させ、変異に対して頑強なゲノムの形成過程を明らかとすることである。変異の多くは生物の生存に有害な作用を及ぼすことがこれまでの研究で明らかとなっている。しかしながら、変異に対する対抗手段については未知な部分が多い。変異に対して頑強なゲノム配列の特徴や設計指針を理解できれば、有害な作用を防ぐことが可能になると期待される。そのために、本研究では、増殖速度に対して強い選択が掛かる環境下でかつ高い変異率で大腸菌を培養し、そのゲノムの進化を追跡することを確認した。増殖速度に対して選択が掛かりにくい環境下で継代培養した大腸菌に比べ、数千個の変異が蓄積しても増殖速度が低下しないことが分かった。得られた変異を解析した結果、複数の独立進化系列において、変異が集中して蓄積する遺伝子群を同定した。これらの遺伝子群はストレス応答に関わるものであり、変異に対する頑強性に密接に寄与する可能性が高いことが分かった。また、有害変異の蓄積によってもたらされる増殖低下だけでなく、変異率が高くなることに付随するなんらかの作用にって、増殖低下が引き起こされることを突き止めた。後者に対する耐性は、長期間の継代を経てもほとんど進化しないことが分かった。以上の実験証拠から、変異に対して頑強なゲノムの設計には、複数の二つの異なる有害作用に対するメンテナンスが必要になると推察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高い変異率でゲノム上に変異を蓄積させる実験装置を用いることで、ゲノム上に数千個の変異を蓄積させることができた。この値は当初目標に比較的近い値であり、目標としていた統計解析を実施できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
独立に継代した複数の進化株について共通して変異蓄積が集中した遺伝子群について、より詳細な機能解析や実験検証を推進することで、変異にする対抗手段をより詳細に理解できると考えられる。
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| Causes of Carryover |
当初計画を効率的・効果的に進めた結果、変異の同定に必要な実験数（ゲノムシーケンシングの実験数）を当初より縮小することができ、直接経費を節約できた。一方で、変異に対する頑強性に影響を及ぼす候補遺伝子の数は当初計画より非常に多いことが判明し、本研究の目的の達成に至っていない。本研究の目的をより精緻に達成するためにはこれら多数の候補遺伝子についての追加の検証実験が必要であり、延長を行う。
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