2019 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of thermo-adaptive evolution strategy by genome network analysis of thermo-adapted E. coli
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17K19360
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
岸本 利彦 東邦大学, 理学部, 教授 (90339200)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 高温適応進化 / 大腸菌 / 高温菌 / プロテオスタシス / 適応度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度の成果と期間全体での研究成果は下記の通り、
１．高温適応進化大腸菌の構築 ２系統の高温適応進化を実施し、それぞれ48.0℃への完全適応 (適応度＞0.35 1/hr)を達成した。また48.1℃への進化を継続している。
２．高温適応進化大腸菌の解析 2019年度は、前年度に完全適応進化を達成した２系統の47.9℃完全適応株を、15℃～50℃での適応度の解析を行った。その結果、解析した２系統ともに、至適増殖温度はほぼ45.0℃であり、高温菌の形質の獲得に成功し、実験室進化で高温期への進化を達成した。本研究において解析した44.8℃～47.9℃完全適応株の15℃～50℃温度帯での適応度の比較により、43℃～47℃の高温域での適応度は進化に伴い大幅に上昇し、15, 20℃での適応度は、進化に伴い逐次減少した。このことから高温域と低温域の間で適応度のトレードオフが確認された。
2019年度は、完全適応進化を達成した２系統の47.9℃完全適応株のゲノム解析を行った。その結果を本研究で実施した高温適応進化株のゲノム解析情報と比較して、進化に伴い上昇していた変異率は、頭打ちになっていた。ゲノムGC含量は、２系統共に進化に伴い継続的に減少した。これに関しては、DNA gyrase遺伝子に変異が入っている系統もあり、高温適応進化に伴い、DNA二重螺旋構造の安定性が自然選択に寄与し始めている可能性も考えられる。
また、プロテオスタシス遺伝子領域が領域に比べて変異率が３倍以上高くなり、プロテオスタシス系必須遺伝子全てに変異が蓄積していた。プロテオスタシス系遺伝子変異に関して、高温菌の相同遺伝子との相同性解析で、２つの変異遺伝子で、高温菌に似る進化をを確認した。本研究により、高温適応進化においてプロテオスタシスネットワークに変異が蓄積し、その一部が高温菌型にシフトしている可能性が示された。
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Research Products
(5 results)
