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2020 Fiscal Year Annual Research Report

発現量揺らぎ-適応系により探索する発現変動の適応-進化への影響

Publicly Offered Research

Project AreaEvolutionary theory for constrained and directional diversities
Project/Area Number 20H04870
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

守屋 央朗  岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (60500808)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Keywords酵母 / 過剰発現 / ストレス環境 / 適応進化
Outline of Annual Research Achievements

背景と目的: 細胞内のタンパク質には、発現量の変動が適応度に強い影響を与える(強い制約を受けている)ものと、発現量を多少変動させても適応度に影響を与えない(制約を受けていない)ものがある。私たちは、出芽酵母(S. cerevisiae)のほとんどの種類のタンパク質について、それぞれの発現量がどれくらい制約を受けているのかを、独自の発現量揺らぎ-適応系(gTOW法)により調べてきた。その結果、大半のタンパク質の発現量は制約を受けていない一方、2%程度のタンパク質の発現量のみが強い制約を受けている事を明らかにした。本研究では、発現量揺らぎ-適応をハイスループット化させた実験系(ADOPT法)により、課題1:発現量の制約は環境により変わるのか、課題2:発現量揺らぎは適応-進化に寄与するのか、課題3:発現変動による適応はどのようなメカニズムにより達成されるのかを追求する。

研究実績: 本年度はADOPT法により高塩ストレスで適応的な遺伝子群について調査した。その結果、高塩ストレスに関してカルシウム応答性遺伝子群の過剰が適応的になること、それ以外に新興遺伝子の過剰が適応的になることが見いだされた。これらの結果から、(過剰による)適応は、環境要因の補完、および新規メカニズムの外挿により達成できることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究目的にあげたADPOT系により、過剰により環境ストレスに適応的になる遺伝子群の取得、およびその背景メカニズムの解明は順調に進んでいる。さらに、過剰による適応の一般的な原理も明らかになりつつあることから、本研究はおおむね順調に伸展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

今後はさらに複数の環境ストレスで適応的な遺伝子の取得をすすめるとともに、すでに取得されている遺伝子群がどのような原理により適応性を発揮しているかの調査を進める。

  • Research Products

    (13 results)

All 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] トロント大学(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      トロント大学
  • [Journal Article] Comparative Gene Analysis Focused on Silica Cell Wall Formation: Identification of Diatom-Specific SET Domain Protein Methyltransferases2020

    • Author(s)
      Nemoto Michiko、Iwaki Sayako、Moriya Hisao、Monden Yuki、Tamura Takashi、Inagaki Kenji、Mayama Shigeki、Obuse Kiori
    • Journal Title

      Marine Biotechnology

      Volume: 22 Pages: 551~563

    • DOI

      10.1007/s10126-020-09976-1

  • [Journal Article] N-terminal deletion of Swi3 created by the deletion of a dubious ORF YJL175W mitigates protein burden effect in S. cerevisiae2020

    • Author(s)
      Saeki Nozomu、Eguchi Yuichi、Kintaka Reiko、Makanae Koji、Shichino Yuichi、Iwasaki Shintaro、Kanno Manabu、Kimura Nobutada、Moriya Hisao
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-66307-z

  • [Journal Article] Exploring the Complexity of Protein-Level Dosage Compensation that Fine-Tunes Stoichiometry of Multiprotein Complexes2020

    • Author(s)
      Ishikawa Koji、Ishihara Akari、Moriya Hisao
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 16 Pages: -

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1009091

  • [Journal Article] Genetic profiling of protein burden and nuclear export overload2020

    • Author(s)
      Kintaka Reiko、Makanae Koji、Namba Shotaro、Kato Hisaaki、Kito Keiji、Ohnuki Shinsuke、Ohya Yoshikazu、Andrews Brenda J、Boone Charles、Moriya Hisao
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.7554/eLife.54080

  • [Presentation] 過剰発現が適応的に働く遺伝子の体系的同定2020

    • Author(s)
      守屋央朗、佐伯望
    • Organizer
      日本進化学会第22回オンライン大会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] システインを含むタンパク質の過剰発現は出芽酵母の形態異常をもたらす2020

    • Author(s)
      加藤寿明、守屋央朗
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会
  • [Presentation] 多コピー化が高塩ストレス下で適応的にはたらく遺伝子の体系的探索2020

    • Author(s)
      佐伯望、守屋央朗
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会
  • [Presentation] 3XGFPの過剰発現が引き起こす増殖阻害現象2020

    • Author(s)
      難波匠太郎、金高令子、守屋央朗
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第53回研究報告会
  • [Presentation] 高塩ストレス下で多コピー化が適応的に機能する出芽酵母遺伝子の体系的探索2020

    • Author(s)
      佐伯望、守屋央朗
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 出芽酵母のデノボ遺伝子の機能解析2020

    • Author(s)
      守屋央朗
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 岡山大学異分野融合先端研究コア・システム細胞学研究室

    • URL

      https://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/HMlab/

  • [Remarks] 酵母とシステムバイオロジー(ブログ)

    • URL

      https://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/HM_blog/

URL: 

Published: 2021-12-27  

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