Quantifying how variance and multi-modality of gene expression affect evolution rate

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16207
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: Kondo Yohei 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 助教 (00724444)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 分裂酵母

Outline of Final Research Achievements

In order to elucidate how evolutionary processes have affected gene expression level and statistics which often produce only minor effects on cellular fitness, long-term lab evolution experiments and subsequent single-cell analysis would be effective.
To build an efficient lab-evolution system, we combined three elements: (1) stable long-term culture by a turbidostat device, (2) a microfluidic device for characterizing cellular dynamics at a single-cell level, (3) an automated image analysis pipeline. Besides, we have produced several useful fission yeast strains such as fluorescently-tagged drug exporter and cell signaling components.

Free Research Field

定量生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微生物の進化実験はその進化生物学的意義に加え育種などの応用においても潜在的に大きな有用性を持つが、コスト面の制約に加えて実験とその後の解析に専門的人材が必要となるという理由により、長期かつ大きなスケールでの実施が難しい。本研究では、長期培養を可能とする培地の組成や培養温度といった条件の検討から自動化された画像解析パイプラインによる細胞の特徴づけまでという研究全体にわたった最適化を実施した。また研究途中で作出した、蛍光タンパク質との連結によって可視化された薬剤耐性分子を保持した酵母株も今後の研究の助けとなると期待される。