2018 Fiscal Year Research-status Report
アーキアにおける染色体高次構造変化を介した環境応答
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17K15254
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| Research Institution | Osaka Dental University |
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Principal Investigator |
円山 由郷 大阪歯科大学, 歯学部, 助教 (90610296)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アーキア / 染色体タンパク質 / 環境応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アーキア（古細菌）は原核生物でありバクテリア（細菌）と類似した転写因子をもつ一方、真核細胞に近い転写・翻訳機構を持っており、真核生物のひとつの起源と考えられている。アーキアは種によって多様な染色体結合タンパク質を有し、中には真核生物のヒストンに相同なタンパク質を有する種もある。近年、アーキアは、極限環境にのみ存在するのではなく、通常環境においても他の生物と共存していることが示唆されている。中には、ヒトの疾患で検出されるアーキア種もあり、アーキアが周囲の環境とどのように影響しあっているかを理解する必要が高まっている。本研究では、アーキアの多様な染色体タンパク質が、単純な転写因子としてだけではなく、染色体構造の変化などを通じて環境に応答する仕組みの解明を目指している。
これまでに、アーキアの複数の種について、新たな染色体タンパク質の探索および機能解析を行うことで、DNA結合たんぱく質Albaが染色体上で直径約10nmのファイバー形成に寄与していること、バクテリアのHUと相同なT.acidophylumの染色体タンパク質HTaが直径約6nmのビーズ構造を形成していることを示した。また解析を更に進めることで、6-および10ナノメートル幅のファイバーの高次構造として、直径約30-40ナノメートルの粒子構造が染色体上に存在することが分かった。これらの結果を論文発表する予定である。さらに、超好熱性アーキアT. kodakarensisの染色体タンパク質として同定していたTrmBL2が、他のアーキアやバクテリアから水平伝搬した遺伝子の発現制御にかかわるなど未知の機能を有する可能性が示唆され、この点について本の章を発表した。研究期間内に、将来の研究にも資することができる、アーキアの遺伝子発現変化を測定する方法を確立する予定である
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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
以下の研究項目について進捗があった。
（１） T. acidophylumおよび P. calidifontis の染色体タンパク質の機能解析について学会発表を行なった。現在、論文公表の準備中である。
具体的には、DNA消化酵素MNaseによる解析と原子間力顕微鏡による解析を組み合わせて、DNA結合タンパク質Albaが染色体上で直径約10nmのファイバー形成に寄与していること、バクテリアのHUと相同なT.acidophylumの染色体タンパク質HTaが直径約6nmのビーズ構造を形成していることを示した。また、より高次構造として、30-40nmの粒子状構造を見出した。
（２） 超好熱性アーキアT. kodakarensisの染色体タンパク質として同定していたTrmBL2が、他のアーキアやバクテリアから水平伝搬した遺伝子の発現制御にかかわるなど未知の機能を有する可能性が示唆された。この点について、本の章を発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
主に以下の項目について推進する。
（１）T. acidophylumおよび P. calidifontis の染色体基礎構造および高次構造についての論文を、次度中に発表予定である。
（２）超好熱性アーキアT. kodakarensisの染色体タンパク質TrmBL2は多くの遺伝子の転写を抑制することが示唆されているが、対象遺伝子のプロモーターに直接結合しているのかは不明であった。in vitro転写システムを用いてこの点を検証する。
（３） アーキアは極限環境だけでなく、人体にも生息している。そして、例えば歯周病などの疾患病巣で存在比が高まることが知られている。次年度は、アーキアと歯周病細菌が相互に及ぼす影響を評価する実験系を確立する。
（４） 超好熱性アーキアT. kodakarensisの熱ショック時における遺伝子発現応答と、その応答におけるTrmBL2の影響を検証する。
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| Causes of Carryover |
T. acidophylumとP. calidifontisの解析と論文執筆を優先し、RNA-seq等の実験を次年度に行うこととしたため、予算より少ない使用額となった。また、国際学会参加予定を変更したため、旅費の使用額が少なかった。
次年度は、超好熱性アーキアT. kodakarensisの熱ショック時における遺伝子発現応答と、その応答におけるTrmBL2の影響を検証するためのRNA-seqに関わる試薬・解析に使用する予定である。また、国際会議に参加する費用を支出する。
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