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2016 年度 実施状況報告書

中等度好熱菌に比肩する高温耐性を獲得した常温性シアノバクテリア突然変異株の解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K07368
研究機関東京農業大学

研究代表者

兼崎 友  東京農業大学, その他部局等, 研究員 (70380293)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード高温耐性 / 適応進化 / シアノバクテリア / リシーケンス解析
研究実績の概要

シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942 高温耐性変異株について、寒天プレート培地上での長期間の高温順化培養により、通常の生育限界温度を超えた突然変異株を作出し、さらに高温での連続培養を継続し、生育限界温度の上昇が見られる度にDNAを抽出し、次世代シーケンサーによりその全ゲノム配列をリシーケンスして変異部位の特定をおこなった。液体培養条件でも生育比較をおこなった結果、野生株の上限生育温度である43℃で野生株よりも速い増殖速度を示した。現在までに分子生物学的な解析により、培養開始後初期の生育限界温度の突破に関った遺伝子座の同定を進めた結果、2つの遺伝子への突然変異が高温耐性付与に関わる可能性が高いことが明らかとなった。これらの遺伝子には挿入/欠失変異が生じており、遺伝子の破壊を伴っていたため、これを再現するために野生株の同遺伝子を薬剤耐性カセットで破壊し高温耐性能を検証した。その結果、これらの遺伝子破壊株は野生株が致死となるような高温ショックに対し耐性を示すことが明らかとなった。これらの遺伝子についてさらに機能解析を進めると共に、他の生理的データの取得を進めている。また、長期の高温順化培養は現在も継続中であり、突然変異株の生育限界温度は継続的に上昇しているため、引き続き培養を試みる。また本研究に関連し、高温誘導性遺伝子の発現制御因子に関する解析や、関連するシアノバクテリアのゲノム解析についても解析を実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

生育限界温度を超えた突然変異株を定期的にフリーズストック化することで、耐性獲得の途中段階の株を再確認しながら研究を進めている。最初の突然変異により生育限界温度の大きなジャンプアップが起き、その後の変異の蓄積により徐々に生育限界温度が上昇している可能性が示唆されているが、遺伝子破壊などの分子生物学的解析により、少なくとも2つの遺伝子座への変異が最初期の高温耐性付与に関った可能性が高いことが明らかとなった。

今後の研究の推進方策

長期の高温順化培養は現在も継続中であり、突然変異株の生育限界温度はさらに継続的に上昇している。これらについては引き続きリシーケンス解析を継続する。同定した原因遺伝子の機能解析、トランスクリプトーム解析を進め、その変異によりどのような遺伝子発現変動やタンパク質発現変動が生じたかを調べる。また種々の生理学的データの取得についてさらに解析を進める。

次年度使用額が生じた理由

研究計画の中で特に費用がかかるトランスクリプトーム解析について、年度内に確実な実験条件が定まらなかったため、今年度は予備実験までに留め、次年度に予算を回した。

次年度使用額の使用計画

次年度の大規模なトランスクリプトーム解析とリシーケンス解析で完全に使い切る計画である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Conserved two-component Hik34-Rre1 module directly activates heat-stress inducible transcription of major chaperone and other genes in Synechococcus elongatus PCC 7942.2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi I, Watanabe S, Kanesaki Y, Shimada T, Yoshikawa H and Tanaka K
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology

      巻: 104 ページ: 260-277

    • DOI

      10.1111/mmi.13624

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] CyanoBase: A large-scale update on its 20th anniversary.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa T, Narikawa R, Maeda S, Watanabe S, Kanesaki Y, Kobayashi K, Nomata J, Hanaoka M, Watanabe M, Ehira S, Suzuki E, Awai K and Nakamura Y
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 45 ページ: D551-D554

    • DOI

      10.1093/nar/gkw1131

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variety of DNA Replication Activity Among Cyanobacteria Correlates with Distinct Respiration Activity in the Dark.2017

    • 著者名/発表者名
      Ohbayashi R, Yamamoto JY, Watanabe S, Kanesaki Y, Chibazakura T, Miyagishima SY, and Yoshikawa H.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 ページ: 279-286

    • DOI

      10.1093/pcp/pcw186.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chloroplast-mediated regulation of CO2-concentrating mechanism by Ca2+-binding protein CAS in the green alga Chlamydomonas reinhardtii.2016

    • 著者名/発表者名
      Wang L, Yamano T, Takane S, Niikawa Y, Toyokawa C, Ozawa SI, Tokutsu R, Takahashi Y, Minagawa J, Kanesaki Y, Yoshikawa H, Fukuzawa H
    • 雑誌名

      Proceedings of National Academy of Science U.S.A.

      巻: 113 ページ: 12586-12591

    • DOI

      10.1073/pnas.1606519113

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シアノバクテリアにおける新規高温耐性株の取得とリシーケンス解析2017

    • 著者名/発表者名
      兼崎友、樋山智恵美、小澤啓吾、宮澤和己、渡辺智、吉川博文
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2017年度大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] シアノバクテリアにおける複数コピーゲノムのDNA複製制御機構2017

    • 著者名/発表者名
      大林龍胆、中町愛、兼崎友、渡辺智、吉川博文、宮城島進也
    • 学会等名
      第11回 日本ゲノム微生物学会
    • 発表場所
      藤沢
    • 年月日
      2017-03-02 – 2017-03-04
  • [学会発表] アオコ原因シアノバクテリア Planktothrix agardhii NIES-204株の完全ゲノム解読2017

    • 著者名/発表者名
      志村遥平、藤澤貴智、広瀬侑、兼崎友、河地正伸
    • 学会等名
      第11回 日本ゲノム微生物学会
    • 発表場所
      藤沢
    • 年月日
      2017-03-02 – 2017-03-04
  • [学会発表] 繰り返し配列を介したゲノムシャッフリングによる好熱性シアノバクテリアのゲノム構造の進化2017

    • 著者名/発表者名
      前田海成、広瀬侑、藤澤貴智、兼崎友、吉川博文、池内昌彦
    • 学会等名
      第11回 日本ゲノム微生物学会
    • 発表場所
      藤沢
    • 年月日
      2017-03-02 – 2017-03-04
  • [学会発表] 重金属耐性を示す単細胞紅藻シアニジウムのオミクス解析2017

    • 著者名/発表者名
      兼崎友
    • 学会等名
      東京工業大学シンポジウム「光合成とバイオマス」
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-01-28 – 2017-01-28
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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