2018 Fiscal Year Annual Research Report
Survival strategy of a cell; intra- and inter-species interaction analysis by barcode tchnology in Escherichia coli
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16H02485
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
森 浩禎 奈良先端科学技術大学院大学, データ駆動型サイエンス創造センター, 教授 (90182203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 守 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30174741)
川野 光興 川崎医科大学, 医学部, 講師 (00455338)
松野 浩嗣 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (10181744)
片岡 正和 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (90332676)
牧 泰史 大阪医科大学, 医学部, 講師 (60401733)
田村 武幸 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00437261)
大橋 菜摘 (斎藤菜摘) 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50287546)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 大腸菌 / 分子バーコード / population dynamics / 混合培養 / 遺伝的相互作用 / CRISPRi / 必須遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
20塩基のランダム配列を分子バーコードとして導入した欠失株ライブラリーを完成した。これを利用し、長期定常状態および非致死濃度の薬剤などの化学物質を含む培地における混合培養液中の各欠失株の個体数変動をモニターする方法を確立した。一見変動がほとんど無いように思える長期定常状態培養中も、遺伝的背景の違う細胞株がダイナミックにその細胞数を増減させていると考えられている。この変動を、約3700遺伝子の全欠失株を３週間にわたり個体数変動を経時的に定量した。方法は、混合培養液から細胞を回収し、その細胞のゲノムDNAからバーコード領域のみをPCRで回収し、次世代型シーケンサーで各欠失株のバーコード頻度をカウントする。次に細胞毒性を持つ薬剤や化学物質を含む培地中での欠失株の変動解析を同様の方法で行なった。遺伝子と各種薬剤との相互作用解析の新たな手法として、細胞毒性の分子機構解明に対して非常に有効であることを実証した。一方、これまで二重欠失株による遺伝的相互作用解析を進めてきたが、必須遺伝子に関する遺伝的相互作用解析は、欠失株が存在しないので進めることができていなかったが、CRISPRiによる必須遺伝子の発現抑制株を作製し遺伝的相互作用解析を可能にした。24の必須遺伝子を選択し、CRISPRiによる必須遺伝子の発現抑制株を作製し、その株と非必須遺伝子全セットとの組合せを、接合により網羅的に組合わせることで必須遺伝子と非必須遺伝子との遺伝的相互作用解析手法の開発とその解析を進めた。さらに代謝関連遺伝子の遺伝的相互作用解析を最小培地M9培地による相互作用解析により進めた。現在は、ゲノムレベルのモデルによるシミュレーションと実測で食い違いのある代謝関連遺伝子約150の遺伝子候補から開始し、4000遺伝子欠失株との網羅的二重欠失株の構築とその生育への影響を最小培地で解析を進めた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria2018
Author(s)
Maier, L. Pruteanu, M. Kuhn, M. Zeller, G. Telzerow, A. Anderson, E. E. Brochado, A. R. Fernandez, K. C. Dose, H. Mori, H. Patil, K. R. Bork, P. Typas, A.
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Journal Title
Nature
Volume: 555
Pages: 623-628
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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