Understanding the core systems of organisms through analysis of gene functions in the minimal genome bacterium

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H02433
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43060:System genome science-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kakizawa Shigeyuki 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10588669)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 細菌ゲノム / 必須遺伝子 / マイコプラズマ

Outline of Final Research Achievements

In this study, we tested inducible promoter systems and developed a system to comprehensively elucidate the functions of unknown genes using the minimal genome bacterium JCVI-syn3B. Specifically, we successfully introduced a CRISPR interference (CRISPRi) system capable of specific gene knockdown and confirmed that the tetracycline-inducible promoter system is the most effective. This system was applied to lots of functional unknown genes in JCVI-syn3B, establishing a procedure for gene function analysis. We obtained significant insights towards understanding the fundamental life functions of minimal genome bacteria.

Free Research Field

細菌ゲノム学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の意義は、最小の生命システムを持つミニマムゲノム細菌において、未知遺伝子の機能を網羅的に解析する基盤を構築した点と、新たなバイオテクノロジーの発展に寄与する可能性がある点にある。特に誘導プロモーター系とCRISPRi技術を用いることで、遺伝子発現の精密な制御を可能にした。これにより生命の基本システムを解析するための重要なツールを提供し、生命科学の基礎研究に貢献することが期待される。加えて、ミニマムゲノム細菌を用いた研究により、合成生物学において新たな応用の道を開く可能性がある。例えば、最小限の遺伝情報で機能する細胞を設計することで、効率的な生産システム等の開発につながることが期待される。