2017 Fiscal Year Annual Research Report
Symbiotic genetic network: its regulatory mechanism and the evolution
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17H03717
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
重信 秀治 基礎生物学研究所, 生物機能解析センター, 特任准教授 (30399555)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 共生 / アブラムシ / 次世代シーケンシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
共生系において宿主と共生者がどのように統合的な遺伝子ネットワークを構築するかはほとんど分かっていない。本研究では、昆虫アブラムシと細菌ブフネラの共生系をモデルに、共生系の遺伝子ネットワークの制御機構と進化過程を解明することが目標である。そのために４つのサブ課題（研究1-4)を設定して研究を進めているが、平成29年度はこのうち３つのサブ課題について以下の進捗があった。
（研究1) 転写因子Dllの遺伝子ネットワークの解明：次世代シーケンシング技術を使ったChIP-seqとATAC-seqの条件検討とプロトコルの確立に取り組んだ。アブラムシ成虫 whole body を用いたATAC-seqに成功した。ChIP-seqについてはモデル生物で確立している定法で試行したものの、免疫沈降で次世代シーケンシングに必要なDNA量を得ることができず、ライブラリ作製には至らなかった。今後さらなる条件検討が必要である。
（研究2) シグナル分子BCRとシグナル伝達脂質による共生遺伝子発現制御の解明：免疫電顕によりBCRのsub-cellularレベルの局在を明らかにした。また、BCRの機能解析を目指し、CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術の開発をスタートした。
（研究4) 比較ゲノム解析によるnon-coding領域の共生因子の同定と機能解析：我々が実験に使用しているエンドウヒゲナガアブラムシApL系統の高精度なゲノム配列を決定することができた。ロングリードを中心にした戦略により、スキャフォルド総数1630本、総長539Mb、N50長1.14 Mbのアセンブルを得た。また、ジャガイモヒゲナガアブラムシなどいくつかのアブラムシゲノムが発表されたため、それらをデータベース化し、比較ゲノム解析の準備を行った。また、これまでゲノム情報が不十分な社会性アブラムシの２種についてゲノム解読に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度は本課題の初年度であったため、立ち上げ的な性格の実験や解析が多くを占めた。新規の実験の確立については、ATAC-seqの成功、エンドウヒゲナガアブラムシApL系統の高精度リファレンスゲノムの解読など予想以上の進展があった一方で、ChIP-seqはモデル生物で利用されている条件ではうまく行かず、さらなる条件検討が必要な状況にある。アブラムシのゲノム編集技術の開発は、変異体を得るまでには至っていないが、効率は低いながらもゲノムにindelを生じさせることには成功している。このように、小課題ごとに、予想以上に進展があったもの、当初の計画通りに進んでいるもの、想定していたより難易度が高く遅れが見られるもの、が混在している状況であったが、全体としては着実に前進しており、「（２）おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（研究1) 転写因子Dllの遺伝子ネットワークの解明：平成29年度に技術を確立することができたATAC-seq法をスケールアップして本番サンプルで実験を行う。ChIP-seqはモデル生物で利用されている条件ではうまく行かなかったため、さらなる条件検討を行う。具体的には、断片化、免疫沈降、微量対応のライブラリ作製の条件に工夫を施すことを計画している。
（研究2) シグナル分子BCRとシグナル伝達脂質による共生遺伝子発現制御の解明：平成29年度に取得した免疫電顕の画像の定量解析を行う。CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術の開発を継続し、BCR変異体の取得を目指す。
（研究3）dual-RNA-seqによる宿主・共生細菌の遺伝子発現動態の同時計測と解析:これまでトランスクリプトームデータが取得されていない有性世代の胚発生時期のRNA-seqを行う。宿主モルフの違いによって共生関連の遺伝子の発現がどのように変動するかを調べる。
（研究4) 比較ゲノム解析によるnon-coding領域の共生因子の同定と機能解析：平成29年度に決定した高精度なエンドウヒゲナガアブラムシApL系統のゲノムシーケンスをリファレンスにして、エンドウヒゲナガアブラムシの種内系統間比較、および近縁種Diuraphis, Myzusとの全ゲノム比較解析を行う。また、最近申請者のラボで飼育系を確立したササコナフキツノアブラムシのゲノム解読を進める。
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