2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H03215
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
イン ベイウェン 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (90422401)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞増殖 / ゲノム縮小 / 遺伝子発現 / 実験進化 / 周期性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ゲノム縮小による増殖速度の低下と実験進化による増殖速度の回復のメカニズムを、遺伝子発現量のゲノム周期性で説明することを目的としている。当初設定した研究内容が四つの項目に分けられており、今年度では、下記通りに成果が得られた。
① ゲノム縮小による発現周期のずれ：全ゲノム縮小大腸菌に対し、RNAシーケンスを行い、トランスクリプトーム解析を行った。ゲノム縮小による遺伝子発現の特徴的パターンとゲノム周期性の変化を解析するためのデータセットが用意できた。（注：シーケンスサンプルのコンタミネーションのトラブルによる遅れが出たが、再実験と再解析がスムースに実施され、計画通りの結果が得られた。）
② 増殖速度の回復に伴う発現周期の回復：ゲノム縮小大腸菌に対する実験進化を完了し、増殖速度の回復が確認された。増殖速度の回復とゲノム縮小サイズの相関を発見した。この結果は、仮説が正しいであることと子の相関関係に普遍性があることが実証された。
③ 増殖速度と発現周期の同調回復に寄与するゲノム変異：進化前後の大腸菌に対するゲノムリシーケンシングを行い、全ゲノム変異を同定した。個別の変異と増殖速度の回復には無相関に見えた。これも仮説を検証したとみなす。
④ 遺伝子発現の周期に繋ぐ遺伝子適応度の周期：遺伝子発現ゲノム周期性が増殖速度にも反映されるとの予測を遺伝子ごとの適応度を評価した。前年度にて検証済みであったが、さらに単一欠損とゲノム縮小との相関の有無を解析し、単純な相加関係にないとこが分かった。
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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
途中で、RNAシーケンスの外注業者のミスで解析サンプルを取り直すことになりましたが、その後、計画通りに推進できた。また、当初考えていた仮説に反する結果が得られたが、想定外の普遍的法則が観察されているため、更なる解析が必要である。今後の発見に期待する。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述通り、本研究課題で計画されたすべての項目について、実験がほぼすべて完了している。そのため、最終年度では、各項目の結果をまとめて、多様なグローバル定量指標に対し多階層解析を行う。具体的には、遺伝情報量（ゲノム長、遺伝子数）、遺伝子発現（周期性やモジュールなど）、ゲノム変異（変異数、塩基置換など）、大腸菌増殖（増殖速度、最大菌体量など）を計算・評価し、各指標同士の相関関係を明らかにする。
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