2017 Fiscal Year Research-status Report
化学合成共生システムからエピジェネティクスの可能性を探る
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16K07227
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
高木 善弘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 主任技術研究員 (10399561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
生田 哲朗 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生物多様性研究分野, 技術研究員 (80584846)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 共生 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、その実態を掴む事が出来ていない化学合成共生系における共生機構の構築、維持メカニズムに対して、これまでとは異なるアプローチで取り組むことである。共生系メカニズムには、エピジェネティクス的な制御が関わっているという仮定のもと、共生細菌ゲノムのメチロームを明らかにし、エピジェネティクス的な制御を探索することである。
本年度は、昨年度の共生細菌の比較対象となる自由生活型であるメタン酸化細菌のゲノム解析、メチローム解析、そしてトランスクリプトーム解析を実施した。本菌は、シンカイヒバリガイの鰓組織を分離源としたメタンリアクター連続培養系にて優占(20~30%)してくる微生物であり、16SリボソーマルRNAをもとにした系統学的位置は、メタン酸化共生細菌等と同属レベルの近縁であり、クラスターを形成する。そのゲノム解析により、サイズ4.3 Mb、GC含量は39.8％のゲノム再構築に成功した。続いて、遺伝子発現解析のために、リアクター連続培養系において形成されるバイオフィルム（他の従属栄養細菌群が混在）に対してメタトランスクリプトーム解析を実施した。全RNAを抽出し、Illumina社Ribo-Zero rRNA Removal kitにより、リボソーマルRNA除去後、ライブラリーを作成し、シーケンシングを実施した。その結果、シーケンシングは、リボソーマルRNAはほとんど検出されず、メタン酸化細菌由来のリードが大半を占めた。メタン酸化及び同化に関する主要遺伝子の高発現が確認された。最後に、メチロームプロファイルを得るために、一分子シーケンサーPacBio RSIIにてシーケンスを実施し、約10万リード、総塩基数1.3Gbのシーケンスを取得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題は、シンカイヒバリガイの共生型と複合バイオフィルムの自由生活型といったライフスタイルの異なるメタン酸化細菌を研究対象としている。これらの、メチローム解析やトランスクリプトーム解析を成功させるには、分解が少ないDNAあるいはRNAを調整する必要があり、その条件検討のために昨年度の計画進捗がやや遅れる状況であった。しかしながら、その方法が確立したことにより、本年度においてトランスクリプトーム解析に十分なシーケンシグを実施できた。また、メチローム解析におけるシーケンスにおいても、カタログスペックに見合うデータ量が取得できるライブラリーの作成に成功し、シーケンシグを実施できた。しかし、データ解析を進めている過程において、メタン酸化細菌のメチローム解析において十分なデータ量（ゲノムサイズの50倍）が得られていないことが判明してきた。これは、シンカイヒバリガイやバイオフィルム内でのメタン酸化細菌の割合が予測より低くかったためと考えられた。しかしながら、さらなるシーケンシグを追加をすることにより、メチローム解析が可能となるため問題とはならない。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画では、シンカイヒバリガイの共生型と複合バイオフィルムの自由生活型といったライフスタイルの異なるメタン酸化細菌のメチロームプロファイルを作成する計画については、達成できていないが、既に作成済みのライブラリーのシーケンシングの追加し、解析に必要なプログラムのインストール等の情報環境の整備は完了しているので、早急にメチロームプロファイルを作成することで、遅れを十分に取り戻せると考えている。また、トランスクリプトーム解析においては、十分なデータ量を取得済みであるため、共生型と自由生活型との比較メチロームからの見出された共生系特異的パターンに於ける遺伝子発現の関連性の検証を実施していく。
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| Causes of Carryover |
（シーケンスを実施しなかった理由）予定していたシーケンスを実施しなかったため、その試薬費用について次年度使用が生じた。
（使用計画）シーケンスの試薬費用として使用する。
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