2017 Fiscal Year Research-status Report
原始自己複製体の機能的再構成により生命の初期進化を追体験する
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15KT0080
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
市橋 伯一 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20448096)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2020-03-31
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| Keywords | RNA / 協力 / 進化 / NDK / 複製 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、昨年度までに作成したnucleotide diphosphate kinase (ndk)をコードしたRNAをもともとのRNA複製酵素をコードしたRNAとさらにNDKの混入を極力減らした翻訳系を使うことで、2つのRNAの両方に依存した協力的な複製システムの構築を試みた。その結果、確かに２つのRNAが両方存在するときにのみ効率良く複製する反応系を構築することに成功した。さらにこの複製システムを長期継代することを試みた。その結果、多くの場合、元々は入れていない小さいRNA（寄生体RNAとよぶ）が増えてしまい、複製が継続できないという問題に直面した。この解決法を探るために理論モデルを構築したところ、RNAの濃度が高すぎず、かつ反応液が区画構造に封入されていれば、たとえ寄生体RNAが生じても協力的なRNA複製が継続できることを予想した。これは区画存在下では寄生体が出現しても、確率的に寄生体の存在しない区画が生じるからである。実際の実験でも予想に一致して、ある一定のRNA濃度以下を保つことにより50ラウンドまで協力的なRNA複製を継続することに成功している。高い濃度では寄生体が出現し、実際に複製が停止した。一方で低い濃度ではそもそも複製が開始できなかった。今後さらに複数の条件での継代実験を行うことで、どういう条件ならば継代ができるかを明らかにしていく。さらに継代中のRNAの配列を解析することで進化が起きているのかを調べる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の予定では協力的な複製システムの構築を目的にしていたが、本年度はさらに継代実験まで行うことができたため、計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
複数の条件での継代実験を行うことにより、本年度の結果の再現性を確かめるとともに、どういう条件でなら継代可能かを理解する。さらに継代中のRNA集団について配列解析、生化学解析を行うことにより、進化が起こったのか、おこったのであればどのような進化が起きたのかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
本研究ではＲＮＡの進化実験を行った。当初予想していた継代回数よりも少ない継代で進化が起きていることが判明したため、当初の予定よりも早い段階で論文をまとめることに変更した。そのた元々Ｈ２９年度に使う予定だった消耗品費をＨ３０年度に使うように変更した。この変更により、論文化のタイミングが予定より早まっただけで、研究期間全体での予定には変更はない。
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