単純実験モデルを用いた宿主と寄生体の共進化シナリオの実験的再現と包括的理解

• 研究課題/領域番号: 15H04407
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 市橋 伯一 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20448096)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2016年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2015年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 進化 / 軍拡競争 / RNA / 寄生体 / 共進化 / 宿主 / 実験進化 / 生命の起源 / 生命の初期進化 / RNA複製

研究成果の概要

本研究は試験管内でＲＮＡとタンパク質から構築したＲＮＡ複製システムと、そこに自然発生する寄生体ＲＮＡを共進化させることで、宿主と寄生体の進化プロセスを理解することを目的とした。実際に進化実験を行った結果、まず宿主ＲＮＡが寄生体ＲＮＡに対して耐性を進化させ、その後、寄生体ＲＮＡがそれに対して適応する進化を起こすことを見出した。この結果は、試験管内ＲＮＡ複製システムで宿主と寄生体間の進化的な軍拡競争が起きたことを示す。このシステムは単純な実験モデルとして宿主と寄生体の共進化プロセスの詳細な理解に役に立つだろう。

研究成果

• [雑誌論文] Sustainability of a compartmentalized host-parasite replicator system (2018)
  • 著者名/発表者名: Furubayashi, T., Ichihashi, N.
  • 雑誌名: Life 巻: 8 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.3390/life8010003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Combinatorial selection for replicable RNA by Qβ replicase while maintaining encoded gene function (2017)
  • 著者名/発表者名: Yumura, M., Yamamoto, N., Yokoyama, K., Mori, H., Yomo, T., Ichihashi, N.
  • 雑誌名: Plos ONE 巻: 12 号: 3 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0174130
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Host-parasite oscillation dynamics and evolution in a compartmentalized RNA replication system (2016)
  • 著者名/発表者名: Bansho, Y., Furubayashi, T., Ichihashi, N.*, Yomo, T.*
  • 雑誌名: Proc Nat Aca Sci USA 巻: 113 ページ: 4045-4050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A transcription and translation-coupled DNA replication system using rolling-circle replication (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakatani, Y., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Yomo, T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a reporter peptide that catalytically produces a fluorescent signal through -complementation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Yomo, T.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 24 ページ: 599-603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activities of 20 aminoacyl-tRNA synthetases expressed in a reconstituted translation system in Escherichia coli (2015)
  • 著者名/発表者名: Awai, T., Ichihashi, N., Yomo, T.
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 3 ページ: 140-143
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Periodic Pattern of Genetic and Fitness Diversity during Evolution of an Artificial Cell-Like System (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, N., Aita, T., Motooka, D., Nakamura, S., Yomo, T.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 32 ページ: 3205-3214
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Replication of partial double-stranded RNAs by Qbeta replicase (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomita, K., Ichihashi, N., Yomo, T.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 467 ページ: 293-296
  • 査読あり
• [雑誌論文] A design principle for a single-stranded RNA genome that replicates with less double-strand formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Usui, K., Ichihashi, N., Yomo, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43 ページ: 8033-8043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Maintenance of a translation-coupled RNA replication in dynamic micro-sized compartments under continuous stirring and flow (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyama, T., Motohashi, C., Ichihashi, N., Ichii, T., Yomo, T
  • 雑誌名: Chemical Engineering Journal 巻: 283 ページ: 896-902
  • 査読あり
• [学会発表] 実験進化で探る物質から生命への進化可能性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 市橋 伯一
  • 学会等名: 生命の起源と進化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of a self-replicable RNA, the roles of compartment, parasites, and hypercycle (2017)
  • 著者名/発表者名: Norikazu Ichihashi
  • 学会等名: International Conference The Origin of life
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Host-parasite oscillation dynamics and evolution in a compartmentalized RNA replication system (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Bansho , T. Furubayashi , N. Ichihashi
  • 学会等名: XVIIIth International Conference on the Origin of Life
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesizing an evolvable replication system from bacterial components (2016)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi N
  • 学会等名: Synthetic biology workshop
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県・生駒市）
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 人工RNA複製システムの構築と寄生体との共進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市橋伯一
  • 学会等名: 進化学会年会
  • 発表場所: 中央大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-08-20
  • 招待講演
• [図書] 進化する人工細胞の構築と生命の起源 人工細胞の創製とその応用 第3章2節 (2017)
  • 著者名/発表者名: 市橋 伯一 他、植田 充美 (監修)
  • 総ページ数: 214
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781312330