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変動する環境下での人工進化実験による進化過程の解析

公募研究

研究領域複合適応形質進化の遺伝子基盤解明
研究課題/領域番号 23128509
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関独立行政法人理化学研究所 (2012)
大阪大学 (2011)

研究代表者

古澤 力  独立行政法人理化学研究所, 多階層生命動態研究チーム, チームリーダー (00372631)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2012年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2011年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード複合適応形質 / 進化実験 / 大腸菌 / 抗生物質 / 進化 / ゲノム / マイクロアレイ発現解析 / 微生物
研究実績の概要

生物システムの進化ダイナミクスは、システムの安定性に起因する拘束条件や、時間的に変動する環境条件に依存して、適応度地形上の表現型変化は複雑な軌跡を持ち、その軌跡が持つ性質を解析することは、その進化過程の理解において重要な意味を持つ。そこで本研究では、コントロールできる環境下での大腸菌の人工進化実験を用いて、その進化ダイナミクスにおける表現型変化をマイクロアレイ実験による発現解析によって定量する。
24年度は、複数の抗生物質を添加した環境での進化実験を行った。大腸菌MDS42株を親株としたこれまでの進化実験の結果として、単独の薬剤を添加した植え継ぎ培養による耐性能の向上とそれをもたらす遺伝子発現量変化・ゲノム変異の解析を行ってきた。さらに、ある薬剤Aの耐性株が、別の薬剤Bへの耐性能をどのように変化させるかを様々な組み合わせで解析したところ、薬剤Aの耐性株が薬剤Bについては感受性になるといったトレードオフの関係を持つ薬剤が複数確認された。そこで、こうしたトレードオフの関係などにある2つの薬剤について、それを同時に添加する、あるいは時間的に変動させて添加する環境下での進化実験を行った。その結果、薬剤の組み合わせによっては(例えば、クロラムフェにコールとアミカシン)、同時添加によって耐性能の獲得速度の有意な低下が見られた。こうしたトレードオフの関係にある薬剤の同時添加での進化実験は、複合適応形質の獲得過程を実験的に構成したことに対応し、複合適応形質の遺伝子基盤解明のための基盤となると期待できる。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Epigenetic feedback regulation accelerates adaptation and evolution2013

    • 著者名/発表者名
      Chikara Furusawa
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systems metabolic engineering: the creation of microbial cell factories by rational metabolic design and evolution2012

    • 著者名/発表者名
      Chikara Furusawa
    • 雑誌名

      Adv Biochem Eng Biotechnol.

      巻: 131 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1007/10_2012_137

    • ISBN
      9783642365072, 9783642365089
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 大腸菌人工進化実験の表現型/遺伝子型解析 ~複数の時間スケールが絡み合うダイナミクスの理解を目指して~2013

    • 著者名/発表者名
      古澤力
    • 学会等名
      細胞システムの動態と論理V
    • 発表場所
      和光
    • 年月日
      2013-03-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 薬剤耐性大腸菌の実験進化的創出とゲノミクス解析2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木真吾
    • 学会等名
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      長浜
    • 年月日
      2013-03-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 生命システムの可塑性と安定性の理解へ向けて2013

    • 著者名/発表者名
      古澤力
    • 学会等名
      第1回NINS#160;Colloquium「自然科学の将来像」
    • 発表場所
      箱根
    • 年月日
      2013-02-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 変動する環境下での人工進化実験による進化過程の解析2012

    • 著者名/発表者名
      古澤力
    • 学会等名
      「複合適応形質進化の遺伝子基盤解明」平成24年度公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大腸菌人工進化実験の表現型/遺伝子型解析 ~複数の時間スケールが絡み合うダイナミクスの理解を目指して~2012

    • 著者名/発表者名
      古澤力
    • 学会等名
      広島大学数理分子生命理学専攻第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2012-09-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 薬剤耐性大腸菌の実験進化的創出とケ_ノム変異解析2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木真吾
    • 学会等名
      日本進化学会第14回大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-08-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌の人工進化実験を用いた適応進化ダイナミクスの解析2012

    • 著者名/発表者名
      古澤力
    • 学会等名
      第85回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      長崎ブリックホール(長崎県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of evolutionary dynamics of antibiotic resistance using experimental evolution of E.coli2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木真吾
    • 学会等名
      第85回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      長崎ブリックホール(長崎県)
    • 年月日
      2012-03-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 薬剤耐性大腸菌の実験進化的創出と耐性化機構の解析2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木真吾
    • 学会等名
      第6回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      立教大学池袋キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2012-03-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 進化実験によって得られたエタノール耐性大腸菌株の網羅的表現型・遺伝子型解析2011

    • 著者名/発表者名
      古澤力
    • 学会等名
      日本進化学会第13回大会
    • 発表場所
      京都大学百周年時計台記念館(京都府)
    • 年月日
      2011-07-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Genome-Wide resequencing and expression analyses of evolved Escherichia Coli strains under ethanol stress2011

    • 著者名/発表者名
      Chikara Furusawa
    • 学会等名
      Society for Molecular Biology and Evolution (SMBE2011)
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto (Japan)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 高等研報告書1005生物進化の持続性と転移(研究代表者津田一郎)2011

    • 著者名/発表者名
      古澤力, 堀之内貴明, 清水浩
    • 出版者
      第2章大腸菌の長期植え継ぎ培養における表現型・遺伝子型の網羅的解析
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www-shimizu.ist.osaka-u.ac.jp/furusawa/index.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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