2014 Fiscal Year Research-status Report
シアノバクテリアのゲノムコピー数制御システムの構築
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25850056
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
渡辺 智 東京農業大学, 応用生物科学部, 助教 (10508237)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | シアノバクテリア / DNA複製 / リン酸ストレス / トランスクリプトーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
淡水生シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942、Synechocystis sp. PCC 6803は細胞あたり複数コピーのゲノムを保持することが知られている。しかしながらゲノムコピー数を規定するメカニズムや、複数コピーゲノムの複製機構については不明であった。申請者のこれまでの研究からSynechococcus、Synechocystisのゲノムコピー数は培養条件、増殖ステージによって大きく変動することが明らかとなった。
ゲノムコピー数の変動には遺伝子発現が関与することが示されていたため、Synechococcusの各増殖ステージにおける遺伝子発現をRNA-seq法により解析した。その結果、ゲノムコピー数の減少する定常期において、リン酸の代謝や取り込みに関わる遺伝子群の発現が大きく変動することを見出した。リン酸を制限した培地に置換するとSynechococcusのゲノムコピー数は減少することから、ゲノムコピー数の変動にはリン酸ストレス応答が深く関与することが示された。これらの遺伝子の中で、定常期に強く誘導された転写因子Xに着目し研究を進めた。転写因子Xの欠損株、過剰発現株を作製しそれらの表現型を解析した結果、Xの過剰発現によってゲノムコピー数の減少が促進された。またコピー数の減少はXの破壊によって抑制された。これらの結果よりSynechococcus において転写因子Xがゲノムコピー数を制御に関わることが示された。
またフローサイトメーターを用いてSynechocystisのゲノムコピー数について解析を行った結果、SynechocystisはSynechococcusよりも多くのゲノムを保持することが明らかとなった。また、定常期、リン酸制限培地におけるゲノムコピー数の変動はSynechococcusと同様であることが示された。
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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
当初計画に沿った研究を進めることができているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
定常期に強く誘導される転写因子Xについて引き続き機能を解析する。Xを過剰発現させることでゲノムコピー数は減少するが、これがDNA複製の停止によるものか、細胞分裂の促進によるものかを明らかにする。さらにXの制御する下流の遺伝子について、Xの過剰発現株を用いてRNA-seq解析を行う。Xの制御下の遺伝子の内、ゲノムコピー数制御に関わる遺伝子を選別し、これらを欠損、過剰発現させてゲノムコピー数への影響を調べる。
Synechococcus、Synechocystisのリン酸ストレス応答はセンサーキナーゼであるSphSとレギュレーターSphRの二成分シグナル伝達系が制御することが知られている。転写因子Xとの関連性を明らかにするため、転写因子XとsphS遺伝子の二重破壊株を作製し、ゲノムコピー数への影響を解析する。
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| Causes of Carryover |
年度末の予算調整をする上で金額の調整が困難であり、無理に消費するよりも来年度予算に宛てた方が有効に活用できると考えたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品費に充てる予定である。
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