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2020 Fiscal Year Annual Research Report

The study of transition and development from parasitism to symbiosis by model ecosystem of Escherichia coli and lytic phage

Research Project

Project/Area Number 16KT0169
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

柏木 明子  弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (40362652)

Project Period (FY) 2016-07-19 – 2021-03-31
Keywords大腸菌 / バクテリオファージQβ / 共生
Outline of Annual Research Achievements

共生関係等の生物間相互作用はどのような場合にどのように生じ安定な状態へ発展するのだろうか。生物間相互作用の創生やそれが持続発展するしくみを知ることは生物を構成する自然法則に対する知見を与える。上の問いへの答えは現存の生物をそれらが経験したことがない未知の相互作用の状態に置き、どう変化するのかという過程を解析する中から抽出可能だと考えられる。特に、未知の相互作用の状態に置かれた生物が増殖可能となるように系を構築する段階は元とは異なる新たな遺伝子間や種間等の相互作用が現れる時であると考えられる。そこで、本申請では、大腸菌と大腸菌に感染する溶菌性RNAファージQβを用い、大腸菌の増殖にQβもしくはそのRNAゲノムが不可欠となるようにデザインに取り組んできた。
2020年度は、大腸菌と溶菌性Qβの安定的な植え継ぎを可能とするために、①大腸菌内で複製するRNA分子、②大腸菌の増殖に必須な遺伝子を含む、③複製されたRNAから翻訳される必須タンパク質量が大腸菌の増殖に十分である、という3点を満たすRNA分子の作成に取り組んだ。具体的には、1本鎖RNAゲノムに大腸菌の炭素源代謝に関与する遺伝子を導入したRNAを作成した。このRNAは、Qβのカプシド内にパッキング可能であり、且つ、大腸菌にRNAを導入した後、子孫Qβが産生されないように遺伝子操作したものである。このRNAを大腸菌に導入後、その複製量をqRT-PCRで確認したところ、上記①と②は満たしていることを明らかにした。しかしながら、大腸菌の増殖より、③を満たすには不十分であることが分かった。
上記より、本研究課題が目指すシステムの作成に必要な上記①と②を満たすRNAのデザインには成功した。次に、大腸菌内に導入したRNAの大腸菌内複製量を増し、翻訳されるタンパク質量を上げる必要があるという新たな課題が見いだされた。

  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] The single-stranded RNA bacteriophage Qβ adapts rapidly to high temperatures: an evolution experiment2020

    • Author(s)
      Md. Tanvir Hossain, Toma Yokono and Akiko Kashiwagi
    • Journal Title

      Viruses

      Volume: 12 Pages: 638

    • DOI

      10.3390/v12060638

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] フラスコの中で変異と選択を繰り返す実験進化2020

    • Author(s)
      柏木 明子
    • Journal Title

      日本農芸化学会誌 化学と生物

      Volume: 4 Pages: 202

  • [Presentation] 実験室内進化系でのRNAファージQβの適応進化2021

    • Author(s)
      柏木 明子
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
    • Invited
  • [Presentation] 微生物由来プラスマローゲンのラット小腸におけるリンパ吸収動態2021

    • Author(s)
      佐藤 奈々, 金濱 晶, 柏木 明子,山田 美和, 西向 めぐみ
    • Organizer
      日本農芸化学会 2021年度 仙台大会
  • [Presentation] The single-stranded RNA bacteriophage Qβ adapts rapidly to high temperature: an evolution experiment2020

    • Author(s)
      Tanvir Md. Hossain, Toma Yokono, Akiko Kashiwagi
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
  • [Remarks] 弘前大学 農学生命科学部 柏木明子ページ

    • URL

      http://nature.cc.hirosaki-u.ac.jp/staff/akiko-kashiwagi

  • [Remarks] 弘前大学 研究者総覧

    • URL

      https://hue2.jm.hirosaki-u.ac.jp/view?l=ja&u=634&a2=0000025&sm=affiliation&sl=ja&sp=2

URL: 

Published: 2022-12-28  

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