2021 Fiscal Year Research-status Report
大腸菌実験室進化を通じた生物の元素利用に対する進化的可塑性の検討
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21K18662
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
川上 了史 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60566800)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 実験室進化 / 大腸菌 / 金属イオン / ゲノム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究開始時までに得られていた複数の元素を用いた大腸菌の長期培養群について、それぞれから、特徴的な表現型を示す株の単離を試みた。添加した元素は、Li, W, Ru, Eu, Ndなどで、いずれも大腸菌での生理活性は報告例がないものである。これら、添加した元素を直接利用している大腸菌がいるのではないかと考え、主に金属添加、未添加の状態で培養を行い、添加元素を要求する株のスクリーニングを実施した。しかし、現段階ではそれぞれの添加元素を要求するような表現型の獲得には至っていない。そこで、複数の培養集団のゲノム解析を行ったところ、ランタノイドについては、細胞膜分子の合成関連遺伝子に複数の変異が認められた。細胞膜はMgやCaなどが細胞膜の安定性に寄与していることが知られており、特にCaはランタノイドとの置換が度々報告されていることから、ランタノイドが細胞膜安定性に寄与している可能性があると推定された。実際に、ランタノイド添加条件で長期培養を行った集団に、細胞膜の安定性を観察できる抗生物質や溶菌酵素を用いた試験を実施したところ、ランタノイドの存在下で安定性が向上していることがわかった。通常の大腸菌ではこのような性質は認められていないことから、ランタノイドが直接膜安定性に寄与している可能性が認められた。したがって、要求性とまではいかないまでも、積極的に添加元素を利用している株が誕生している可能性について手がかりを得ることができた。そこで、現在は、集団からこの特徴を有する株を単離することを目的としてスクリーニング系の構築を検討している。また、他の元素についても利用能が生じている可能性が残されていることから、ゲノム解析手法と組み合わせた添加元素利用株の探索も並行して進めていく。
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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
当初の計画は、添加元素がなければ生育しない元素要求株を選抜するところにあったが、現段階ではそのような株を認めることはできていない。しかし、一方で、ゲノム解析ベースで狙いを絞って添加元素の利用をしている株が存在する可能性まで明らかにできたことで、添加元素の利用株までは獲得が進むと期待され、そこから進化的可塑性について詳細な解析を進めることもできると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に沿った形で研究を進めることが可能であり、解析についても問題なく進められる体制になっているため、特に変更はない。
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| Causes of Carryover |
ゲノム解析の費用として計上した部分が大きかったが、思った以上に解析が順調にすすみ、表現型と結びついたことで、当初よりも株の単離の実験により時間を割くことができた。その結果として、次年度使用額が生じた。しかし、解析自体は順序の違いはあれ、今後実施は予定していることから、次年度にゲノム解析に充てる予定である。
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Research Products
(1 results)
