2015 Fiscal Year Annual Research Report
エピゲノムのデジタル変換による適応進化：オーミクスと実験進化による検証
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25291080
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小林 一三 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30126057)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 適応進化 / エピジェネティクス / 制限修飾系 / DNAメチル化 / トランスクリプトーム / ピロリ菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大腸菌で、腸内細菌プラスミド由来の配列特異性の異なるDNA修飾酵素複数をプラスミドから発現し、トランスクリプトームへの影響をRNA-seqで調べた。それぞれユニークな遺伝子発現変化が観察され、特定の形質群への影響が強く示唆された。ピロリ菌のDNAメチル化の配列特異性を決める遺伝子を多数ノックアウトし、それらのトランスクリプトームを親株と比較した。遺伝子によってユニークな遺伝子発現変化を示すものがあった。それらをKEGGでパスウェイ解析し、特定のパスウェイカテゴリーで変化遺伝子が濃縮されていることを突き止めた。これにもとづいて、運動性、酸化ストレス耐性、酸耐性などの適応的な形質を実験で検討したところ、影響が認められた。一つの形質が、複数のメチル化系によって正負の逆方向に制御されている場合があった。DNAメチル化系の間に、遺伝子発現によるネットワークがあることを明らかにした。
またこれらのノックアウトには、増殖にプラスあるいはマイナスに影響するものがあった。狭義の適応度に明確な違いが見られた。
ピロリ菌多数の株間比較から、制限修飾系とくにその標的配列認識ドメインの著しいバリエーションを明らかにした。その多様性は、ゲノム配列（染色体ペインティング）にもとづく集団構造とも、逆位の解析によるシンテニー進化とも密接には対応しなかった。アミノ酸配列の変換に選択圧の働いたコドンを全ゲノムで探索したところ、I型の制限修飾系の配列認識サブユニットに存在した。家族メンバーから得たピロリ菌のゲノムを解読したところ、制限修飾遺伝子に非同義置換を発見した。親から子への感染時にメチル化の変化が起きたことが推測された。
これらは、エピジェネティックスによって適応進化が駆動されるという仮説を支持する。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(35 results)
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[Journal Article] Genome-wide survey of codons under diversifying selection in a highly recombining bacterial species, Helicobacter pylori.2016
Author(s)
・Koji Yahara, Yoshikazu Furuta, Shinpei Morimoto, Chie Kikutake, Sho Komukai, Dorota Matelska, Stanisław Dunin-Horkawicz, Janusz M. Bujnicki, Ikuo Uchiyama, Ichizo Kobayashi
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Journal Title
DNA Research
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Microevolution of Virulence-Related Genes in Helicobacter pylori Familial Infection.2015
Author(s)
Yoshikazu Furuta, Mutsuko Konno, Takako Osaki, Hideo Yonezawa, Taichiro Ishige, Misaki Imai, Yuh Shiwa, Mari Shibata-Hatta, Yu Kanesaki, Hirofumi Yoshikawa, Shigeru Kamiya, Ichizo Kobayashi
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: 10
Pages: e0127197
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Adaptive evolution and ever metamorphosing DNA methylation systems2015
Author(s)
Hirokazu Yano, Yoshikazu Furuta, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
Organizer
7th NEB Meeting on DNA Restriction and Modification
Place of Presentation
グダンスク（ポーランド）
Year and Date
2015-08-24 – 2015-08-29
Int'l Joint Research
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[Presentation] Methylome Diversification in Human Gastric Pathogen Helicobacter pylori2015
Author(s)
Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Yoshikazu Furuta, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
Organizer
42nd IMSUT Founding Commemorative Symposium (医科研創立記念シンポジウム)
Place of Presentation
東京大学医科学研究所（東京都港区）
Year and Date
2015-06-01 – 2015-06-02
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[Presentation] Methylome Diversification in Human Gastric Pathogen Helicobacter pylori2015
Author(s)
Yoshikazu Furuta, Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
Organizer
International Symposium of Corrective Gene System “Establishing Next-Generation Genetics”
Place of Presentation
奈良春日野国際フォーラム 甍～I・RA・KA～（奈良県奈良市）
Year and Date
2015-05-28 – 2015-05-29
Int'l Joint Research
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