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比較ゲノム解析に基づく水平伝搬による原核生物ゲノム進化の包括的解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H03610
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 ゲノム生物学
研究機関基礎生物学研究所

研究代表者

内山 郁夫  基礎生物学研究所, ゲノム情報研究室, 助教 (90243089)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード水平遺伝子移動 / 微生物ゲノム / ゲノム進化 / ゲノミックアイランド / 水平遺伝子異動
研究成果の概要

微生物ゲノム間でオーソログを対応づけたデータベース(MBGD)に基づいて、原核生物における水平移動遺伝子の網羅的解析を行った。同一種内の株間で保存されていない「非コア遺伝子」を水平移動の候補とし、それらの並び順が保存された構造を水平移動の痕跡「ゲノミックアイランド」として抽出した。また、種内の遺伝子レパートリー全体(パンゲノム)を種間で対応づけることにより、非コア遺伝子が遠縁種にまたがって出現するケースを抽出した。これらの結果に、以前から用いられている水平移動の指標や既知の可動因子の知見を加えて、水平移動の全体像を推定したデータベースを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

原核生物(細菌、古細菌)は、自然環境や生物体内など地球上の至る所に存在し、その生態を理解することは環境や健康など身近な問題を解決する上で重要である。原核生物がコンパクトなゲノムを持ちつつ多様な環境に素早く適応できる理由として、ゲノム間で遺伝子群が「水平移動」することが挙げられる。本研究は、ゲノム比較により水平移動を推定する独自のアプローチを開発し、これを大規模なゲノムデータに適用することで、原核生物における水平移動の全体像を示すデータベースを構築した。本成果は、自然界で現在進行中の現象でもある原核生物のゲノム進化を解明する上で、重要な基盤データになると期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Natl. Centre for Biol. Sci./Natl. Env. Eng. Res. Inst.(インド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] MBGD update 2018: microbial genome database based on hierarchical orthology relations covering closely related and distantly related comparisons2018

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama Ikuo、Mihara Motohiro、Nishide Hiroyo、Chiba Hirokazu、Kato Masaki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 47 号: D1 ページ: D382-D389

    • DOI

      10.1093/nar/gky1054

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 微生物比較ゲノムデータベースMBGDに基づく水平移動遺伝子動態の網羅的解析2020

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      第14回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Orthology Relationships among Pan-Genomes: the Microbial Genome Database (MBGD) for Exploring Microbial Diversity2019

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Uchiyama, Motohiro Mihara, Hiroyo Nishide
    • 学会等名
      The 67th NIBB Conference "Quest for Orthologs"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 微生物比較ゲノムデータベースを用いた水平移動遺伝子動態の網羅的解析2019

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      遺伝研研究集会 環境中のDNA循環
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微生物比較ゲノムデータベースMBGDを用いた水平移動遺伝子動態の網羅的解析2019

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 非コア遺伝子の並び順の保存性に基づくゲノミックアイランドの抽出2019

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非コア遺伝子に着目した水平移動遺伝子の検出2018

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      遺伝研研究集会「DNA水平伝搬」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] オーソログを探求する:Quest for Orthologs会議について2018

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      日本進化学会第20回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 公開ゲノムの全遺伝子レパートリーをカバーする微生物オーソログテーブルの構築2018

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫、三原基広、西出浩世、千葉啓和
    • 学会等名
      第12回ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A new protocol for constructing the ortholog table in Microbial Genome Database for Comparative Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Uchiyama
    • 学会等名
      NIG International Symposium 2017 "Life, environment, and evolution revealed by genomes"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲノムコア構造から見た遺伝情報の水平移動2017

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      遺伝研研究集会「生物種間における遺伝情報の水平移動」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアのゲノムコア構造と遺伝子の水平伝搬2017

    • 著者名/発表者名
      内山郁夫
    • 学会等名
      ConBio2017 フォーラム「遺伝子の水平伝搬とは何か」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 微生物比較ゲノムデータベースMBGD

    • URL

      http://mbgd.genome.ad.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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