“生命版リバースエンジニアリング”発現から遺伝子機能を特定する

• 研究課題/領域番号: 16K14817
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 諸野 祐樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任研究員 (30421845)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 海底下生命圏 / 基質誘導 / 遺伝子発現 / 発現 / 遺伝子機能 / 遺伝子発現誘導

研究成果の概要

本研究では、海底下環境に膨大に生息しながら、その性質の大部分が未解明である微生物に関して、その遺伝子機能に関する知見を得るために、基質誘導による機能遺伝子発現解析（SIGEX：Substrate Induced Gene Expression）を応用した機能遺伝子探索を実施した。例えば出来上がったプログラムからそのアルゴリズムなどを解析するように、本研究では発現という現象から各DNA配列が持つ機能を推測しようと試みた。基質による誘導をアクセスの扉として、多様な微生物で構成される海底下生命圏の未知遺伝子機能推定や遺伝子資源探索を試み、遺伝子断片の取得やその機能との関連を推測した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

DNAやRNAの配列を高速に解析する技術が日進月歩で発展している。一方で、膨大に得られる塩基配列情報がどのような機能を持つか、その意味付け（アノテーション）はデータベースでの相動性検索によるところが大きい。本研究では基質誘導によって遺伝子のスイッチがオンになる、発現、という現象を基に未知DNA配列の機能を推定しようとするアプローチである。実際に得られた配列についてデータベース検索を行ったところ、用いた基質との関連情報が存在しないものばかりであった。

研究成果

• [雑誌論文] Metal‐ion‐induced expression of gene fragments from subseafloor micro‐organisms in the Kumano forearc basin, Nankai Trough (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Wakamatsu Y. Morono T. Futagami T. Terada S. Nishikawa T. Morisawa K. Ohshita F. Inagaki M. Ashiuchi
  • 雑誌名: Journal of Applied Microbiology 巻: 125 号: 5 ページ: 1396-1407
  • DOI: 10.1111/jam.14061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment for capacity to capture aerosol-DNA by clean filters for molecular biology experiments. (2018)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Hoshino, T., Terada, T., Suzuki, T., Sato, T., Yuasa, H., Kubota, Y., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: In press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Archaeal MutS5 tightly binds to Holliday junction similarly to eukaryotic MutSγ (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohshita Koki、Fukui Kenji、Sato Mizuki、Morisawa Takashi、Hakumai Yuichi、Morono Yuki、Inagaki Fumio、Yano Takato、Ashiuchi Makoto、Wakamatsu Taisuke
  • 雑誌名: The FEBS Journal 巻: 284 号: 20 ページ: 3470-3483
  • DOI: 10.1111/febs.14204
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 嫌気条件下での基質誘導性遺伝子発現解析法 (SIGEX) による海底下 微生物由来機能未知遺伝子へのアプローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 西川 奈七 、若松 泰介 、森澤 高至、溝渕 早紀 、寺田 武志 、稲垣 史生 、 芦内 誠 、諸野 祐樹
  • 学会等名: 極限環境生物学会2018年会
• [学会発表] 海底下微生物遺伝子を対象とした基質誘導性 遺伝子発現解析法 (SIGEX) による基質応答解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 溝渕早紀，若松泰介，森澤高至，西川奈七，寺田武志，稲垣史生，芦内 誠，諸野祐樹
  • 学会等名: 農芸化学中四国支部会
• [学会発表] 海底下堆積物メタゲノム中の遺伝子機能探索に向けた基質誘導性遺伝子発現法 (SIGEX) の改良 (2018)
  • 著者名/発表者名: 溝渕早紀、若松泰介、森澤高至、西川奈七、寺田武志、石井俊一、稲垣史生、芦内誠、諸野祐樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2018年大会
• [学会発表] Screening of metal-ion inducible genes from subseafloor sedeiments of Nankai Trouph using substrate-induced gene expression method (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morisawa, Yuki Morono, Takeshi Terada, Satomi Nishikawa, Koki Ohshita, Fumio Inagaki, Makoto Ashiuchi, Taisuke Wakamatsu
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Technological breakthroughs in search of the deep subseafloor biosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹、寺田 武志、伊藤 元雄、稲垣 史生
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海底下に広がる巨大生命圏とその探索ー最先端技術で生命の実態にせまるー (2016)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部創立15周年記念第22回若手研究者シンポジウム
  • 発表場所: 高知大学農学部（高知県南国市）
  • 年月日: 2016-04-23
  • 招待講演