| 研究課題/領域番号 |
15KT0147
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中岡 慎治 東京大学, 生産技術研究所, 派遣研究員 (30512040)
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| 研究分担者 |
川上 英良 国立研究開発法人理化学研究所, 科学技術ハブ推進本部, ユニットリーダー (30725338)
細田 一史 大阪大学, 未来戦略機構, 特任准教授(常勤) (30515565)
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| 研究期間 (年度) |
2015-07-10 – 2018-03-31
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| キーワード | 人工培養系 / 数理モデル / 進化のダイナミクス / 複合オミクス解析 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、人工的な実験生態系を対象に実験、数理解析を行うことで、進化や適応によって新機能が創出される生命のロバストな一面を予測し、実験的に検証することを目指して研究を進めている。今年度における理論、実験研究それぞれの進捗状況は以下の通りである。
[実験] ロイシンを産生して排出する大腸菌の存在下でロイシン要求性の酵母を共培養させ、ロイシンを段階的に減らしていく進化実験を行った。酵母と大腸菌が共に増殖を確認できるロイシン濃度の培地から、徐々にロイシンを薄くしていっても酵母・大腸菌共に増殖できるような系が得られたため、大腸菌祖先・進化株、単独培養株計３種、酵母の祖先・進化株、単独培養株３種から、複数種類の共培養系を構築し、大腸菌・酵母の個体数を計測した。また、大腸菌において進化の可能性を示唆する観察結果も見受けられたため、共培養によって変化したと考えられる遺伝子発現状態や、進化によって変化した可能性のあるゲノム変異を調べることとした。具体的には、酵母を中心に増殖期のトランスクリプトームとゲノムデータ解析に必要な実験を進めた。
[理論] 上述した進化実験と並行して、単培養系における大腸菌と酵母の遺伝子発現状態変化の時系列データの解析に着手し始めた。具体的には、M3 database とよばれる大腸菌・酵母の時系列を含むトランスクリプトームデータを取得し、次元縮減法の適用による特徴量抽出など、様々な単培養条件下における細胞増殖時の遺伝子発現変化の予測を可能にする数理解析手法の構築を進めた。また、共培養環境に由来する遺伝子発現ネットワークの変化を調べるための数理手法構築の検討を進めた。また、転写システムの進化に関して真核生物、古細菌において配列比較解析を行い、分子内リピートに着目した指標を用いることで真核生物と古細菌における異なる転写システムの進化様式を明らかにした。
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