Molecular basis of the intracellular symbiosis between deep-sea bivalve and the chemoautotrophic bacteria

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07519
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 吉田 尊雄 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, 主任技術研究員 (60399566)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 共生 / 遺伝子発現 / 進化 / 生体分子

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、他の共生系に比べて、その実態が把握できていない化学合成共生系における宿主と共生者の共生機構の構築と維持メカニズムについて、共生系としての宿主と共生者の相互作用を分子メカニズムで明らかにすることを目的としている。そこで、共生者である化学合成細菌（以後、共生細菌と呼ぶ）の全ゲノムが明らかとなっている宿主二枚貝シマイシロウリガイを用いて、宿主と共生細菌の発現遺伝子の同時トランスクリプトーム解析、代謝物質を解析するメタボローム解析、宿主と共生菌の遺伝子発現の局在解析などを行い、共生細菌が合成する有機物と、その有機物が宿主にどのように変換され利用されているかについて、共生細菌と宿主間の栄養供給という共生の根幹をなす基盤解明を目指す。
初年度は、宿主と共生細菌の同時トランスクリプトーム解析に着手した。共生細菌が細胞内共生する器官であるエラを用いた。エラから全RNAを抽出し、全RNA中に含まれる宿主及び共生菌のリボソームRNAを取り除く試薬（真核用と原核用）を用いて、リボソーマルRNAを取り除いてからcDNA化を試みた。まず宿主および共生細菌のリボソーマルRNA除去処理を行った。処理後に精製された全RNAのバイオアナライザーによる電気泳動解析を行ったところ、少量のリボソーマルRNA由来のピークが確認された。また、高分子のバンドが得られ、DNAの混在が疑われたため、宿主と共生細菌の遺伝子をPCRにより増幅したところ、宿主と共生細菌ともにDNAの混在が認められた。これは、全RNA抽出後にDNase処理を強めに行うことで改善できた。また2回のリボソーマルRNA除去処理を行うことで改善された。今後は、得られたRNAをcDNA化し、トランスクリプトーム解析用のライブラリーを作成し解析を進める。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では、宿主と共生細菌の遺伝子発現を精製段階で分けることなく、同時にシーケンスデータを取得し、宿主と共生細菌のそれぞれが発現している遺伝子の種類と発現量を比較することを目指した。そのためには、サンプルから全RNAのみを自己分解が少なく、高収率で精製した上で、発現量が多いリボソーマルRNAのみを除去したRNA精製処理して解析することが重要となってくる。しかしながら、深海に生息する生物のため、飼育方法も確立しておらず、サンプル数も限られている中での精製方法の条件検討したため、時間が予想以上にかかってしまった。そのため、当初の計画よりやや遅れている。RNA精製方法の見通しができたため、今後はトランスクリトーム解析を進める。

Strategy for Future Research Activity

今後は、シマイシロウリガイのトランスクリープトーム解析を進めるとともに、もしも、解析がうまくいかない場合には、化学合成生態系においてシロウリガイ共生系に次ぐ、二枚貝シンカイヒバリガイ共生系を材料にした解析も考慮する。

Causes of Carryover

RNA精製処理の確立に遅れが生じたため、トランスクリープトーム解析に関わる解析試薬の購入を控えた。このため未使用が生じた。そのため解析に関わる試薬は、H30年度に購入する。