2021 Fiscal Year Research-status Report
栄養飢餓とバクテリアの細胞死 －生死選択の個体差の研究－
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20K07489
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| Research Institution | Osaka Medical and Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
牧 泰史 大阪医科薬科大学, 医学部, 講師 (60401733)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 秀司 大阪医科薬科大学, 医学部, 准教授 (60288735)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 大腸菌 / 飢餓 / 定常期 / 寿命 / 遺伝子発現 / RNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
飢餓ストレスによる増殖停止の時期（定常期）の継続によって、大腸菌は大部分が死ぬ一方で、一部が生存を続ける。この生死の運命選択のメカニズムを知る目的で、様々な環境下におけるRNAの状態を調べたところ、細胞死に至る前には、細胞内RNAの分解が促進している様子が観察された。このRNA分解のメカニズムが細胞の生死選択に影響を与えている可能性があると考えて、いくつかのRNA分解酵素の欠損株を使用し、そのRNAの蓄積量の経時的変化を定量PCR等により調べたが、いずれも定常期のRNA分解が進み、原因遺伝子の特定は継続課題となった。この過程で注目していた遺伝子産物の1つは、rRNAの分解に関わる遺伝子であることが別の研究グループから近年報告されたが、既報には無い現象も我々の研究で観察され、RNA分解の過程には未知のメカニズムが隠されていることが示唆された。今後もこの遺伝子を含め、飢餓ストレス下でのRNA分解機構の研究を進める必要があると考えている。
生死の運命選択のメカニズムに影響を与えると考えられる、定常期の大腸菌リボソームに関する研究内容について、研究分担者と共に総説を発表した。大腸菌では、翻訳装置であるリボソームが飢餓ストレス下で二量体化し、機能を停止しつつ分解を免れている。これはリボソームの休眠として知られている。我々の研究から明らかとなったこの現象は、その後他の多くのバクテリアでも観察され、続報が続いた。発表した総説では、リボソーム休眠の発見の経緯から、遺伝子発現ネットワークや立体構造などの最近の内外の研究内容まで、大腸菌リボソームの休眠研究についての知見をまとめて紹介した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は、定常期の生死決定メカニズムの解明を目的として、細胞の寿命と相関が見られる遺伝子の探索を目指している。昨年度から本年度にかけての研究により、RNAの分解が、飢餓ストレス下での生死の決定に関与している可能性が浮上し、その原因遺伝子の探索と分解メカニズムの研究を継続している。これらの研究は、当初計画していた研究内容の一部にあたるため、概ね計画に沿って進行していると言える。
しかし、コロナ禍への対応で、2020年度から2年以上、教育タスクが増大している。講義資料の準備やリモート授業など、これまで以上の学生対応が必要となった。研究の進捗に時間的な影響が出たことが主な原因となって、計画前半で予定していた網羅的な遺伝子解析は来年度に持ち越すこととなった。例えば、ゲノム変異と寿命との関係や、遺伝子の網羅的な発現解析による寿命決定遺伝子の探索は、今後実施する予定である。
以上を踏まえて、本研究の目的を遂行するための本年度の進捗状況は、全体としてやや遅れていると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も基本的な流れは当初の研究計画に沿って進行する。具体的には、飢餓ストレス下でのゲノム変異（GASP変異)や、寿命末期の網羅的な遺伝子発現解析などを次年度実施する予定であり、この準備は継続して行っている。また遺伝子解析の結果をもとに、細胞死の直前に特徴的に増減する遺伝子群を拾い出し、寿命マーカー遺伝子の候補探索や、その細胞内動態と機能の解析へと発展させる流れも、当初の研究計画通りすすめる方針である。一方で、RNAの分解が、飢餓ストレス下での細胞の寿命に関与している可能性が出てきている。このため次年度以降も、RNA分解の研究を続ける予定である。具体的には、飢餓ストレス下でのRNA分解の原因遺伝子の特定や、細胞内RNA量のモニターによる死期の予測の試みなどを通して、本研究を推進したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
本年度は遺伝子欠損株を用いた機能解析をすすめた一方で、本年度計画していた遺伝子解析の実施を延期した。このため、本年度の研究費の一部を次年度に繰り越した。次年度は遺伝子解析を実施し、この結果をもとに、追加の遺伝子発現解析を実施しようと考えている。研究の流れに変更はないので、必要となる合計予算にも変更は無い。そのため、次年度の研究計画の遂行に必要な助成金と合わせて本年度の繰り越し分を使用し、次年度の研究を進める計画である。
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Research Products
(2 results)
