2022 Fiscal Year Research-status Report
Molecular mechanisms underlying how Drosophila-associated yeasts and bacteria contribute to larval growth
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21K06186
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
服部 佑佳子 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (50646768)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 微生物叢（酵母・細菌） / 栄養 / ショウジョウバエ / 個体成長 / 宿主ー微生物相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物と共生する微生物叢は、宿主の生理機能に様々な役割を果たしており、そのひとつが動物の成長を支える代謝産物（栄養素）の供給である。しかし、多数の共生微生物種のうち、どの種がどのような代謝産物を介して宿主成長を支えているかについては、依然として不明な点が多い。本研究では、自然界でショウジョウバエ幼虫の成長に必須の役割を担う共生酵母・細菌に着目した。単離共生微生物を混合して無菌幼虫に与える微生物再構成系や、微生物や宿主の遺伝子発現や代謝産物の網羅的比較解析により、微生物叢が供給する幼虫成長を支える栄養素の同定と、その栄養素が幼虫成長を支える分子機構や宿主―微生物叢間での代謝ネットワークの理解を目指す。
当該年度には、複数の微生物が共存することの意義について解析を行った。その結果、ある特定の微生物種の増殖を、共存する別の微生物種が促進することにより、幼虫の成長が支えられていることを見出している。
また、微生物種間での幼虫成長を支える能力の違いを、微生物と幼虫のそれぞれの側から解析した。具体的には、微生物種間で幼虫体内での消化のされやすさに違いがないかを検証したり、微生物種が供給する栄養成分の違いについてメタボローム解析を行ったりした。さらに、注目する栄養成分について、幼虫の成長を支えられない微生物とともに与えて幼虫の成長が回復するかのレスキュー実験も行い、成長に寄与する栄養素を同定した。
異なる微生物叢を食べた幼虫の遺伝子発現についても、どのような遺伝子が微生物叢間で変動していたかについて、遺伝子機能の解析を行ったり、先行研究のデータとの比較解析を行った。
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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
令和4年度には、微生物種間の相互作用の解析や、微生物種間で幼虫の成長を支える能力の違いが生じる背景について、微生物と幼虫の側それぞれから解析を進めた。また、幼虫の遺伝子発現応答について、どのような遺伝子が変動していたかの解析も行った。これらの解析から、幼虫の成長を支える微生物叢の実体が明らかになりつつある。現在、これらの研究成果について、投稿論文を作成中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた微生物叢の特性、幼虫の側の応答、微生物間の相互作用の結果を基に、微生物叢が供給する栄養素と幼虫の成長とをつなぐ代謝・シグナル経路の同定、そして宿主と微生物叢との間で形成される代謝ネットワークの理解を目指す。
また、幼虫のみでなく、共存する成虫の個体機能に微生物叢がどのような役割を果たしているかの解析も進めていきたい。
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| Causes of Carryover |
理由：当初計画に従い順調に研究を進めた結果、微生物種の違いや微生物間の相互作用、微生物が宿主に与える影響などが明らかになりつつある。しかし、これらの要素を統合し、宿主と微生物叢のシステムとして理解するために、追加の解析が必要となった。
使用計画：同定した微生物由来栄養成分の解析を進めるとともに、幼虫の側での生体応答のより詳細な理解を進める。また、幼虫と共存する、成虫の個体機能に及ぼす微生物叢の作用についても解析を行う予定である。
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