2018 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of genes heterogenously expressing in a natural microbial population
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16K14896
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
宮崎 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80712489)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 微生物 / 遺伝子発現 / ライブイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
年の1細胞レベルの解析技術の進展によって、同一環境下で培養したクローン細菌集団であっても個々の細胞レベルでは表現型に多様性があり、それが細胞集団全体の機能やフィットネスにアドバンテージをもたらすことがわかってきている。これは、多細胞生物でも単細胞生物の集団でも同様である。本研究は細菌のクローン培養集団に焦点を当て、これまで主に実験室内の制御されたモデルシステムを用いて研究されてきたこのような表現型の不均一性を自然環境下で観察・モニタリングし、その進化生物学的意義の解明に挑むものである。当該年度の当初の予定では、モデルとして用いる緑膿菌の遺伝子発現レポーター株を、micro-chipを設置した各種環境サンプル上で培養し、細胞間の発現レベルのばらつきが大きい遺伝子をスクリーニング、さらにそのばらつきを遺伝子操作で再解析および改良する予定であった。まず、前年度までに見られた本micro-chip上の技術的な問題点（レポーター株の成長遅延や環境サンプルの自家蛍光等）を、培養条件の改良やレポーターとして用いた蛍光タンパク質遺伝子の変更などによって克服した。また、画像解析アルゴリズムにも改良を重ね、半自動的にtime-lapseイメージを解析することが可能となった。レポーター遺伝子の発現のばらつきが全集団の平均よりも高いクローンを選び、標的遺伝子を確認したところ、再現性高くスクリーニングされる遺伝子が複数得られた。現在は当該遺伝子の発現制御系を分子生物学的手法により操作し、遺伝子発現のばらつきの人為的操作を試みているところである。
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