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比較ゲノミクス・メチロミクス・トランスクリプトミクスでのエピゲノム駆動進化の実証

公募研究

研究領域ゲノム・遺伝子相関:新しい遺伝学分野の創成
研究課題/領域番号 26113704
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
研究機関東京大学

研究代表者

小林 一三  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30126057)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)
2015年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2014年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワードメチローム / 適応進化 / エピジェネティクス / ゲノム進化 / 制限修飾系 / DNAメチル化 / トランスクリプトーム / ピロリ菌
研究実績の概要

ピロリ菌の日本の一つのコレクションからの30株について、イルミナのメイトペア法で全ゲノム解読を行った。集団構造を染色体ペインティング法で明らかにした。制限修飾系の有無、標的認識配列のアミノ酸配列による分類をおこない、多様性を明らかにした。逆位を網羅的に解析しシンテニーの進化を明らかにした。集団構造と制限修飾系とシンテニーの間には、密接な関係がないことを示した。
世界のピロリ菌株の全ゲノム配列を比較し、適応的なアミノ酸置換の起きたコドンを探索した。外膜タンパク質、DNAメチル化系の遺伝子内にあった。種内の全ゲノム配列から相同組み換えのホットスポットを探索する方法を開発した。PabIファミリーの制限修飾遺伝子が、東アジア株の一部とアメリカ先住民株で、失われていることを発見した。
制限修飾系の配列特異性伝子をノックアウトした。それらのPacbioによるメチローム解読から、メチル化配列を決定した。それらのトランスクリプトーム解析(RNA-seq, Illumina)から、発現変動遺伝子を同定した。それらの機能カテゴリー解析から、影響される適応的形質を推定した。運動性、酸化ストレス耐性、酸耐性など、適応的形質が影響されていることを実験で証明した。一つの形質に複数のメチル化系が逆の制御を及ぼすことを発見した。メチル化酵素遺伝子の間に互いの遺伝子発現に影響する複雑なネットワークを発見した。
同一家族メンバーからのピロリ菌について、全ゲノム配列をイルミナショットガンで解読し、非同義アミノ酸置換が病原遺伝子、外膜タンパク質遺伝子、DNAメチル化系遺伝子に起きていることを発見した。以上の結果は、「エピゲノム駆動進化仮説」を支持する。
日本、中国、インドの100株を収集し、Pacbioでゲノム、メチロームを解読した(ゲノム支援)。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] マウントサイナイ医科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] グダンスク大学(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Chinese CDC(中国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Science/National Center of Basic Sciences/NICED(インド)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Genome-wide survey of codons under diversifying selection in a highly recombining bacterial species, Helicobacter pylori.2016

    • 著者名/発表者名
      ・Koji Yahara, Yoshikazu Furuta, Shinpei Morimoto, Chie Kikutake, Sho Komukai, Dorota Matelska, Stanisław Dunin-Horkawicz, Janusz M. Bujnicki, Ikuo Uchiyama, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      DNA Research

      巻: - 号: 2 ページ: 135-43

    • DOI

      10.1093/dnares/dsw003

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 進化の単位としてのエピゲノム: 配列特異性を変える細菌のDNAメチル化系からの仮説.2016

    • 著者名/発表者名
      小林一三(責任編集者:荒木希和子・土畑重人)
    • 雑誌名

      「種生物学研究」第39号「エコロジカル・エピジェネティクス-生物の柔軟性の分子生態学-」

      巻: -

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] ゲノム 育種からエピゲノム育種へ.2016

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 雑誌名

      「化学と生物」日本農芸化学会

      巻: -

    • NAID

      130006772570

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Microevolution of virulence-related genes in Helicobacter pylori familial infection.2015

    • 著者名/発表者名
      Furuta Y, Konno M, Osaki T, Yonezawa H, Ishige T, Imai Mi, Shiwa Y, Shibata-Hatta M, Kanesaki Y, Yoshikawa H, Kamiya S, Kobayashi I
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 10 号: 5 ページ: e0127197-e0127197

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0127197

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transmission of the PabI family of restriction DNA glycosylase genes: mobility and long-term inheritance.2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji K. Kojima, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      BMC Genomics

      巻: 16 号: 1 ページ: 817-817

    • DOI

      10.1186/s12864-015-2021-3

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Landscape of Realized Homologous Recombination in Pathogenic Bacteria.2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara, Xavier Didelot, Keith A. Jolley, Ichizo Kobayashi, Martin C.J. Maiden, Samuel K. Sheppard and Daniel Falush
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution

      巻: 33 号: 2 ページ: 456-471

    • DOI

      10.1093/molbev/msv237

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ピロリ菌の適応形質を支配するDNAメチル化系ネットワークの発見2016

    • 著者名/発表者名
      矢野大和、Zobaidul Alam、林原絵美子、古田芳一、鈴木穣、菅野純夫、柴山恵吾、小林一三
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-03-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 「一分子リアルタイムシーケンサー」によるメチローム解読2016

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 学会等名
      第89回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of recombination hot regions and population structure in bacteria.2016

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara
    • 学会等名
      International Symposium on Genome Microbiology
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Epigenetic network of gene expression involving DNA methyltransferases2016

    • 著者名/発表者名
      矢野大和、Zobaidul Alam、林原絵美子、古田芳一、鈴木穣、菅野純夫、柴山恵吾、小林一三
    • 学会等名
      第10回ゲノム微生物学会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] Methods for studying recombination hot regions and population structure in bacteria.2016

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara
    • 学会等名
      Satellite meeting of Society of Molecular Biology and Evolution
    • 発表場所
      滋賀レークホテル(長野県下高井郡)
    • 年月日
      2016-02-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Methods for studying recombination hot regions and population structure in bacteria.2016

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara
    • 学会等名
      Satellite meeting of Society of Molecular Biology and Evolution
    • 発表場所
      志賀レークホテル(長野県下高井郡)
    • 年月日
      2016-02-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genome/Epigenome Dynamics in Bacterial Evolution2015

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      MCB75: from Molecules to Organisms
    • 発表場所
      バンガロール(インド)
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] エピジェネティックス駆動進化:細菌でのOMICSによる検証2015

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 学会等名
      BMB2015
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] Network of DNA methyltransferases behind the adaptive phenotype in Helicobacter pylori, 3P05882015

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Yano, Zobaidul Alam, Emiko Rimbara, Yoshikazu Furuta, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      BMB2015
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Genome/epigenome evolution of H. pylori2015

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      Campylobacter, Helicobacter & Related Organisms (CHRO) 2015
    • 発表場所
      ロトルア(ニュージーランド)
    • 年月日
      2015-11-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A novel method for efficient inference of recombination hot regions in bacterial genomes and its application to 200 C. jejuni genomes2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara, Xavier Didelot, M. Azim Ansari, Samuel K. Sheppard and Daniel Falush.
    • 学会等名
      The 18th International workshop on Campylobacter, Helicobacter & Related Organisms (CHRO) 2015
    • 発表場所
      ロトルア(ニュージーランド)
    • 年月日
      2015-11-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient inference of recombination hot regions in bacterial genomes.2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara, Xavier Didelot, M. Azim Ansari, Samuel K. Sheppard and Daniel Falush.
    • 学会等名
      Conference to celebrate the opening of our new MRC CLIMB centre “What can we learn from hundreds of bacterial genomes?”
    • 発表場所
      スウォンジー(英国)
    • 年月日
      2015-10-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] メチローム変換に基づく進化2015

    • 著者名/発表者名
      矢野大和、古田芳一、Zobaidul Alam、林原絵美子、柴田朋子、鈴木穣、菅野純夫、重信秀治、長谷部光泰、小林一三
    • 学会等名
      日本遺伝学会第87回大会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive evolution and ever metamorphosing DNA methylation systems2015

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Yano, Yoshikazu Furuta, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      7th NEB Meeting on DNA Restriction and Modification
    • 発表場所
      グダンスク(ポーランド)
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「エピジェネティックスに基づく進化」の細菌での検証2015

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 学会等名
      日本進化学会第17回大会
    • 発表場所
      中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-08-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ピロリ菌の適応形質を支配するDNAメチル化系ネットワークの発見2015

    • 著者名/発表者名
      矢野大和、Zobaidul M. Alam、林原絵美子、古田芳一、鈴木穣、菅野純夫、柴山恵吾、小林一三
    • 学会等名
      日本進化学会第17回大会
    • 発表場所
      中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-08-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Network of DNA methyltransferase behind the adaptive phenotype in Helicobacteri pylori.2015

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Yoshikazu Furuta, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Microbial Population Biology
    • 発表場所
      アンドーバー(米国)
    • 年月日
      2015-07-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ピロリ菌の病原因子はなぜあるのか? 小児を含む家族間感染株の全ゲノム配列比較から2015

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、今野武津子、大崎敬子、米澤英雄、神谷茂、小林一三
    • 学会等名
      第21回日本ヘリコバクター学会学術集会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 特定のエピゲノム状態がピロリ菌ストレス耐性を支配する2015

    • 著者名/発表者名
      矢野大和
    • 学会等名
      第21回日本ヘリコバクター学会学術集会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Methylome Diversification in Human Gastric Pathogen Helicobacter pylori2015

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Yoshikazu Furuta, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      42nd IMSUT Founding Commemorative Symposium (医科研創立記念シンポジウム)
    • 発表場所
      東京大学医科学研究所(東京都港区)
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Repbase: A Comprehensive database of eukaryotic repeat sequences2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji K. Kojima, Weidong Bao, Jerzy Jurka
    • 学会等名
      42nd IMSUT Founding Commemorative Symposium (医科研創立記念シンポジウム)
    • 発表場所
      東京大学医科学研究所(東京都港区)
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Methylome Diversification in Human Gastric Pathogen Helicobacter pylori2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Furuta, Hirokazu Yano, Zobaidul M. Alam, Emiko Rimbara, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Keigo Shibayama, Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      International Symposium of Corrective Gene System “Establishing Next-Generation Genetics”
    • 発表場所
      奈良春日野国際フォーラム 甍~I・RA・KA~(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] エピジェネティクス駆動進化:細菌種内複数系列でのOMICS比較による実証2015

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 学会等名
      インシリコメガバンク研究会セミナー
    • 発表場所
      東北大学メディカル・メガバンク棟 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-04-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Helicobacter pylori Research: From Bench to Bedside.2016

    • 著者名/発表者名
      Ichizo Kobayashi, Steffen Backert, Yoshio Yamaoka (editors)
    • 総ページ数
      613
    • 出版者
      Springer Japan
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Epigenetics mediated by restriction-modification systems.2016

    • 著者名/発表者名
      Iwona Mruk and Ichizo Kobayashi, Frans J. de Bruijn (editor)
    • 出版者
      Wiley-Blackwell Publishers
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-01-27  

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