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共生関係等の生物間相互作用はどのような場合にどのように生じ安定な状態へ発展するのだろうか。生物間相互作用の創生やそれが持続発展するしくみを知ることは生物を構成する自然法則に対する知見を与える。上の問いへの答えは現存の生物をそれらが経験したことがない未知の相互作用の状態に置き、どう変化するのかという過程を解析する中から抽出可能だと考えられる。特に、未知の相互作用の状態に置かれた生物が増殖可能となるように系を構築する段階は元とは異なる新たな遺伝子間や種間等の相互作用が現れる時であると考えられる。そこで、本申請では、大腸菌と大腸菌に感染する溶菌性RNAファージQβを用い、大腸菌の増殖にQβもしくはそのRNAゲノムが不可欠となるようにデザインに取り組んできた。
2020年度は、大腸菌と溶菌性Qβの安定的な植え継ぎを可能とするために、①大腸菌内で複製するRNA分子、②大腸菌の増殖に必須な遺伝子を含む、③複製されたRNAから翻訳される必須タンパク質量が大腸菌の増殖に十分である、という3点を満たすRNA分子の作成に取り組んだ。具体的には、1本鎖RNAゲノムに大腸菌の炭素源代謝に関与する遺伝子を導入したRNAを作成した。このRNAは、Qβのカプシド内にパッキング可能であり、且つ、大腸菌にRNAを導入した後、子孫Qβが産生されないように遺伝子操作したものである。このRNAを大腸菌に導入後、その複製量をqRT-PCRで確認したところ、上記①と②は満たしていることを明らかにした。しかしながら、大腸菌の増殖より、③を満たすには不十分であることが分かった。
上記より、本研究課題が目指すシステムの作成に必要な上記①と②を満たすRNAのデザインには成功した。次に、大腸菌内に導入したRNAの大腸菌内複製量を増し、翻訳されるタンパク質量を上げる必要があるという新たな課題が見いだされた。
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