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2015 Fiscal Year Annual Research Report

ゲノム変異によらない環境適応とそれを安定かつ長期的に記憶する機構

Research Project

Project/Area Number 26650138
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

鈴木 真吾  国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (60379154)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords環境適応 / 実験進化 / ゲノム変異 / ゲノム立体構造 / 核様体タンパク質 / 細胞壁合成阻害剤 / 大腸菌 / ゲノム重複
Outline of Annual Research Achievements

生物システムは一般に、環境の変化に応じて表現型と遺伝子型を柔軟に変化させ、その環境に適応することが可能である。代表者らの先行研究により、ストレス環境下における耐性株の出現は、突然変異と選択からなる一般的な進化機構に加え、ゲノム変異を伴わない環境適応とその表現型を安定かつ長期的に記憶する機構が寄与していることが示唆されている。本課題では、抗菌薬の一種である細胞壁合成阻害剤に対する耐性能獲得をモデルとし、記憶機構を担う遺伝子群の同定およびその分子機構の解明を目指した。
ゲノムDNA立体構造の変化およびそれが保持されることによって適応能が安定かつ長期的に記憶されているという仮説のもと、昨年度は、ゲノムDNAの立体構造を制御するNAPs(Nucleoid Associated Proteins)遺伝子群破壊株の作製およびその進化実験により、記憶機構に関与すると考えられる複数のNAPs遺伝子の同定に成功した。また、細胞壁合成阻害剤に対する耐性能の獲得には、点変異や小規模な欠損および挿入変異の他に大規模なゲノム重複も大きく寄与することを明らかにした。
そこで本年度は、同定されたNAPs遺伝子群のさらなる解析を目指し、より詳細な進化実験を執り行ったところ、lrp、ihfA破壊株の耐性能獲得は顕著に抑制されることが判明した。また、大規模なゲノム重複に関与するとされているリコンビナーゼ遺伝子recA破壊株の進化実験およびゲノム変異解析を行ったところ、細胞壁合成阻害剤に対する耐性能の獲得過程においてゲノム重複が抑制され、少数の変異のみにて耐性化がなされていることが判明した。しかしながら、同定された変異を親株のゲノムに導入しても耐性能が付与されない場合が多々あり、ゲノム変異を伴わない環境適応および記憶機構の存在がより強く示唆された。

  • Research Products

    (5 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Phenotypic changes associated with the fitness cost in antibiotic resistant Escherichia coli strains.2016

    • Author(s)
      Shingo Suzuki, Takaaki Horinouchi, Chikara Furusawa
    • Journal Title

      Mol. Biosyst.

      Volume: 12 Pages: 414-420

    • DOI

      10.1039/c5mb00590f

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 実験進化による薬剤耐性菌の創出とオミクス解析を用いた耐性能推定2015

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      第75回日本寄生虫学会東日本大会
    • Place of Presentation
      東京都千代田区 LEN貸会議室 御茶ノ水 ニコライ堂前
    • Year and Date
      2015-09-26 – 2015-09-26
    • Invited
  • [Presentation] 全自動実験進化システムによる多剤耐性菌の創出と進化プロセスの解析2015

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      新学術ゲノム支援2015年度拡大班会議
    • Place of Presentation
      京都府京都市 国立京都国際会館
    • Year and Date
      2015-08-27 – 2015-08-28
  • [Presentation] Experimental evolution of antibiotic resistant Escherichia coli2015

    • Author(s)
      Shingo Suzuki
    • Organizer
      QBiC Symposium 2015 High-Dimensional Data for the Design Principles of Life
    • Place of Presentation
      大阪府吹田市 理化学研究所生命システム研究センター
    • Year and Date
      2015-08-24 – 2015-08-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大腸菌の実験進化による適応進化ダイナミクスの解析2015

    • Author(s)
      鈴木真吾、古澤力
    • Organizer
      日本進化学会第17回大会
    • Place of Presentation
      東京都文京区 中央大学後楽園キャンパス
    • Year and Date
      2015-08-20 – 2015-08-23

URL: 

Published: 2017-01-06  

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